Μεταπτυχιακή Διατριβή: Το χειμαρρικό περιβάλλον του...

180
ΔΗΜΟΚΡΙΤΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΡΑΚΗΣ ΜΕΤΑΠΤΥΧΙΑΚΟ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑ ΣΠΟΥΔΩΝ του τμήματος ΔΑΣΟΛΟΓΙΑΣ ΚΑΙ ΔΙΑΧΕΙΡΙΣΗΣ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ ΚΑΙ ΦΥΣΙΚΩΝ ΠΟΡΩΝ «ΑΕΙΦΟΡΙΚΗ ΔΙΑΧΕΙΡΙΣΗ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ ΚΑΙ ΦΥΣΙΚΩΝ ΠΟΡΩΝ» Κατεύθυνση Α’: Αειφορική Διαχείριση Ορεινών Υδρολεκανών με Ευφυή Συστήματα και Γεωγραφικά Συστήματα Πληροφοριών ΜΕΤΑΠΤΥΧΙΑΚΗ ΔΙΑΤΡΙΒΗ «Μελέτη του χειμαρρικού περιβάλλοντος του ποταμού Σπερχειού, με το ολοκληρωμένο, υδρολογικό, φυσικής βάσης μοντέλο MIKE-SHE και χρήση GIS» Παπαρρίζος Σπυρίδων Α.Μ. 166 ΕΠΙΒΛΕΠΩΝ: Μάρης Φώτης, Επίκουρος Καθηγητής Ορεστιάδα, Ιούνιος 2012

description

Περίληψη Το μοντέλοMIKESHE έχει τη δυνατότητα να προσομοιώσει το σύνολο της ροής των υδατορευμάτων που περιλαμβάνει την άμεση και τη βασική ροή. Πολλά μοντέλα, είτε δεν προσομοιώνουν, ή χρησιμοποιούν απλοικές μεθόδους, για τον προσδιορισμό της βασικής απορροής. Το μοντέλο MIKESHE λαμβάνει υπόψη πολλά υδρολογικά στοιχεία. Δεδομένου ότι η μελέτη αυτή κατευθύνθηκε προς την προσομοίωση των επιφανειακών απορροών, καθώς και της διήθησης σε κορεσμένη και ακόρεστη ζώνη, το MIKESHE αποτελεί το κατάλληλο μοντέλο για την εξαγωγή ασφαλών συμπερασμάτων.Στη συγκεκριμένη έρευνα, το μοντέλο MIKESHE χρησιμοποιήθηκε για να προσομοιώσει την απορροή στην ευρύτερη περιοχή της λεκάνης απορροής του ποταμού Σπερχειού. Επιλέχθηκαν και χρησιμοποιήθηκαν βροχομετρικά και μετεωρολογικά δεδομένα από τους σταθμούς που καλύπτουν όλη την επικράτεια της λεκάνης απορροής του ποταμού Σπερχειού. Η χρήση των ημερήσιων δεδομένων εισόδου των σταθμών, σε συνδυασμό με τα γεωλογικά και εδαφολογικά δεδομένα, κυρίως από τη βιβλιογραφία, καθώς και οι παράμετροι αυτών, τα στοιχεία φυτοκάλυψης και φυλλικής επιφάνειας, αποτέλεσαν ένα σημαντικό υπόβαθρο για τη σωστή βαθμονόμηση και την προσομοίωση όλων των φυσικών διεργασίων. Συνολικά το μοντέλο ήταν σε θέση να προσομοιώσει την επιφανειακή απορροή επαρκώς ικανοποιητικά, εκπροσωπώντας όλα τα υδρολογικά στοιχεία επαρκώς.

Transcript of Μεταπτυχιακή Διατριβή: Το χειμαρρικό περιβάλλον του...

Page 1: Μεταπτυχιακή Διατριβή: Το χειμαρρικό περιβάλλον του ποταμού Σπερχειού με το ολοκληρωμένο, υδρολογικό,

ΔΗΜΟΚΡΙΤΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΡΑΚΗΣ

ΜΕΤΑΠΤΥΧΙΑΚΟ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑ ΣΠΟΥΔΩΝ

του τμήματος ΔΑΣΟΛΟΓΙΑΣ ΚΑΙ ΔΙΑΧΕΙΡΙΣΗΣ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ

ΚΑΙ ΦΥΣΙΚΩΝ ΠΟΡΩΝ

«ΑΕΙΦΟΡΙΚΗ ΔΙΑΧΕΙΡΙΣΗ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ ΚΑΙ ΦΥΣΙΚΩΝ ΠΟΡΩΝ»

Κατεύθυνση Α’: Αειφορική Διαχείριση Ορεινών Υδρολεκανών με

Ευφυή Συστήματα και Γεωγραφικά Συστήματα Πληροφοριών

ΜΕΤΑΠΤΥΧΙΑΚΗ ΔΙΑΤΡΙΒΗ

«Μελέτη του χειμαρρικού περιβάλλοντος του ποταμού

Σπερχειού, με το ολοκληρωμένο, υδρολογικό, φυσικής

βάσης μοντέλο MIKE-SHE και χρήση GIS»

Παπαρρίζος Σπυρίδων Α.Μ. 166

ΕΠΙΒΛΕΠΩΝ: Μάρης Φώτης, Επίκουρος Καθηγητής

Ορεστιάδα, Ιούνιος 2012

Page 2: Μεταπτυχιακή Διατριβή: Το χειμαρρικό περιβάλλον του ποταμού Σπερχειού με το ολοκληρωμένο, υδρολογικό,

Μελέτη του χειμαρρικού περιβάλλοντος του ποταμού Σπερχειού με το ολοκληρωμένο, υδρολογικό, φυσικής βάσης μοντέλο MIKE-SHE και χρήση GIS

Αειφορική ∆ιαχείριση Ορεινών Υδρολεκανών με ευφυή συστήματα και Γ.Σ.Π. 2

ΔΗΜΟΚΡΙΤΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΡΑΚΗΣ

ΜΕΤΑΠΤΥΧΙΑΚΟ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑ ΣΠΟΥΔΩΝ

του τμήματος ΔΑΣΟΛΟΓΙΑΣ ΚΑΙ ΔΙΑΧΕΙΡΙΣΗΣ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ

ΚΑΙ ΦΥΣΙΚΩΝ ΠΟΡΩΝ

«ΑΕΙΦΟΡΙΚΗ ΔΙΑΧΕΙΡΙΣΗ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ ΚΑΙ ΦΥΣΙΚΩΝ ΠΟΡΩΝ»

Κατεύθυνση Α’: Αειφορική ∆ιαχείριση Ορεινών Υδρολεκανών με Ευφυή Συστήματα και Γεωγραφικά Συστήματα Πληροφοριών

ΜΕΤΑΠΤΥΧΙΑΚΗ ΔΙΑΤΡΙΒΗ

«Μελέτη του χειμαρρικού περιβάλλοντος του ποταμού Σπερχειού,

με το ολοκληρωμένο, υδρολογικό, φυσικής βάσης μοντέλο MIKE-

SHE και χρήση GIS»

Παπαρρίζος Σπυρίδων Α.Μ. 166

ΕΠΙΒΛΕΠΩΝ: Μάρης Φώτης, Επίκουρος Καθηγητής

ΤΡΙΜΕΛΗΣ ΕΠΙΤΡΟΠΗ: Φώτης Μάρης, Επίκ. Καθηγητής

Λάζαρος Ηλιάδης, Αναπ. Καθηγητής

Ηλίας Μήλιος, Επικ. Καθηγητής

Ορεστιάδα, Ιούνιος 2012

Page 3: Μεταπτυχιακή Διατριβή: Το χειμαρρικό περιβάλλον του ποταμού Σπερχειού με το ολοκληρωμένο, υδρολογικό,

Μελέτη του χειμαρρικού περιβάλλοντος του ποταμού Σπερχειού με το ολοκληρωμένο, υδρολογικό, φυσικής βάσης μοντέλο MIKE-SHE και χρήση GIS

Αειφορική ∆ιαχείριση Ορεινών Υδρολεκανών με ευφυή συστήματα και Γ.Σ.Π. 3

ΠΡΟΛΟΓΟΣ – ΕΥΧΑΡΙΣΤΙΕΣ

Κατά τη συγγραφή της παρούσας μεταπτυχιακής διατριβής με θέμα:

«Μελέτη του χειμαρρικού περιβάλλοντος του ποταμού Σπερχειού, με το

ολοκληρωμένο, υδρολογικό, φυσικής βάσης μοντέλο ΜΙΚΕ-SHE και χρήση

GIS», θα ήθελα να ευχαριστήσω θερμά τον Επικ. Καθηγητή κ. Φώτη Μάρη για

το ενδιαφέρον του, τις υποδείξεις του και τη συνεχή καθοδήγηση του σε όλες

τις φάσεις εκπόνησης της συγκεκριμένης μεταπτυχιακής διατριβής.

Επίσης θα ήθελα να ευχαριστήσω και τα υπόλοιπα μέλη της 3μελής μου

επιτροπής, τον Αναπ. Καθηγητή κ. Λάζαρο Ηλιάδη και τον Επικ. Καθηγητή κ.

Ηλία Μήλιο για τη βοήθεια που μου προσέφεραν.

Κατά τη συλλογή των απαραίτητων δεδομένων καθώς και για την

καθοδήγηση σε κρίσιμα σημεία για την εκπόνηση της διατριβής οφείλω να

ευχαριστήσω θερμά τον Μουσούλη Υπεύθυνο Υποστήριξης πωλήσεων και

Marketing των προϊόντων MikebyDHI (Danish Hydrological Institute) στην

Ελλάδα.

Θα ήθελα να ευχαριστήσω θερμά τον Υποψήφιο ∆ιδάκτωρ του

τμήματος κ. Συμεών Ποτουρίδη που είχε την αρχική ιδέα της ανάληψης του

συγκεκριμένου θέματος που, αν και γνωρίζοντας ότι είναι ένα δύσκολο

εγχείρημα, πίστεψε σε μένα από την πρώτη στιγμή, καθώς και την MSc

∆ασολόγο Ξανθοπούλου Κική, για την ηθική υποστήριξη που μου προσέφεραν

και οι δύο καθ ‘όλη τη διάρκεια των σπουδών μου, προπτυχιακών και

μεταπτυχιακών.

Τέλος, θα ήθελα να ευχαριστήσω τον Υποψήφιο ∆ιδάκτορα κ.

Απόστολο Βασιλείου για την παροχή των χρήσιμων γνώσεων του, για την

υπομονή του και τις πολλές ώρες των εποικοδομητικών συζητήσεων που

είχαμε καθώς και τον Υποψήφιο ∆ιδάκτωρ κ. Αθανάσιο Σταμπουλίδη που

ενίοτε συμμετείχε στις συζητήσεις αυτές όπως και όλο το προσωπικό του

Εργαστηρίου ∆ιευθέτησης Ορεινών Υδάτων και ∆ιαχείρισης Κινδύνου, του

Page 4: Μεταπτυχιακή Διατριβή: Το χειμαρρικό περιβάλλον του ποταμού Σπερχειού με το ολοκληρωμένο, υδρολογικό,

Μελέτη του χειμαρρικού περιβάλλοντος του ποταμού Σπερχειού με το ολοκληρωμένο, υδρολογικό, φυσικής βάσης μοντέλο MIKE-SHE και χρήση GIS

Αειφορική ∆ιαχείριση Ορεινών Υδρολεκανών με ευφυή συστήματα και Γ.Σ.Π. 4

τμήματος ∆ασολογίας και ∆ιαχείρισης Περιβάλλοντος και Φυσικών Πόρων του

∆ημοκρίτειου Πανεπιστήμιου Θράκης για τη δημιουργία ενός ευχάριστου

περιβάλλοντος εργασίας, για την ουσιαστική συμβολή του σε κρίσιμες καμπές

τις διατριβής μου και για την παροχή χρήσιμου υλικού από μέρους του.

Page 5: Μεταπτυχιακή Διατριβή: Το χειμαρρικό περιβάλλον του ποταμού Σπερχειού με το ολοκληρωμένο, υδρολογικό,

Μελέτη του χειμαρρικού περιβάλλοντος του ποταμού Σπερχειού με το ολοκληρωμένο, υδρολογικό, φυσικής βάσης μοντέλο MIKE-SHE και χρήση GIS

Αειφορική ∆ιαχείριση Ορεινών Υδρολεκανών με ευφυή συστήματα και Γ.Σ.Π. 5

ΠΕΡΙΛΗΨΗ

Το μοντέλο MIKE SHE έχει τη δυνατότητα να προσομοιώσει το σύνολο

της ροής των υδατορευμάτων που περιλαμβάνει την άμεση και τη βασική ροή.

Πολλά μοντέλα, είτε δεν προσομοιώνουν, ή χρησιμοποιούν απλοϊκές

μεθόδους, για τον προσδιορισμό της βασικής απορροής. Το μοντέλο MIKE

SHE λαμβάνει υπόψη πολλά υδρολογικά στοιχεία. ∆εδομένου ότι η μελέτη

αυτή κατευθύνθηκε προς την προσομοίωση των επιφανειακών απορροών,

καθώς και της διήθησης σε κορεσμένη και ακόρεστη ζώνη, το MIKE SHE

αποτελεί το κατάλληλο μοντέλο για την εξαγωγή ασφαλών συμπερασμάτων.

Στη συγκεκριμένη έρευνα, το μοντέλο MIKE SHE χρησιμοποιήθηκε για να

προσομοιώσει την απορροή στην ευρύτερη περιοχή της λεκάνης απορροής

του ποταμού Σπερχειού. Επιλέχθηκαν και χρησιμοποιήθηκαν βροχομετρικά και

μετεωρολογικά δεδομένα από τους σταθμούς που καλύπτουν όλη την

επικράτεια της λεκάνης απορροής του ποταμού Σπερχειού. Η χρήση των

ημερήσιων δεδομένων εισόδου των σταθμών, σε συνδυασμό με τα γεωλογικά

και εδαφολογικά δεδομένα, κυρίως από τη βιβλιογραφία, καθώς και οι

παράμετροι αυτών, τα στοιχεία φυτοκάλυψης και φυλλικής επιφάνειας,

αποτέλεσαν ένα σημαντικό υπόβαθρο για τη σωστή βαθμονόμηση και την

προσομοίωση όλων των φυσικών διεργασιών. Συνολικά το μοντέλο ήταν σε

θέση να προσομοιώσει την επιφανειακή απορροή επαρκώς ικανοποιητικά,

εκπροσωπώντας όλα τα υδρολογικά στοιχεία επαρκώς.

Page 6: Μεταπτυχιακή Διατριβή: Το χειμαρρικό περιβάλλον του ποταμού Σπερχειού με το ολοκληρωμένο, υδρολογικό,

Μελέτη του χειμαρρικού περιβάλλοντος του ποταμού Σπερχειού με το ολοκληρωμένο, υδρολογικό, φυσικής βάσης μοντέλο MIKE-SHE και χρήση GIS

Αειφορική ∆ιαχείριση Ορεινών Υδρολεκανών με ευφυή συστήματα και Γ.Σ.Π. 6

ABSTRACT

The MIKE SHE model is able to simulate the entire streamflow which includes

direct and basic flow. Many models either do not simulate, or use simplistic

methods to determine the basic flow. The MIKE SHE model takes into account

many hydrological data. Since this study was directed towards the simulation

of surface runoff and infiltration into saturated and unsaturated zone, the

MIKE SHE is an appropriate model for reliable conclusions. In this research,

the MIKE SHE model was used to simulate runoff in the area of river basin

Sperchios. The rainfall data from meteorological stations covering the whole

river basin Sperchios were selected and used. The use of daily data entry

stations, combined with geological and soil data, primarily from the literature,

and these parameters, data and vegetation leaf area, were an important

foundation for proper calibration and simulation of all physical processes.

Overall, the model was able to simulate the surface runoff sufficiently

satisfactory, representing all the hydrological data adequately.

Page 7: Μεταπτυχιακή Διατριβή: Το χειμαρρικό περιβάλλον του ποταμού Σπερχειού με το ολοκληρωμένο, υδρολογικό,

Μελέτη του χειμαρρικού περιβάλλοντος του ποταμού Σπερχειού με το ολοκληρωμένο, υδρολογικό, φυσικής βάσης μοντέλο MIKE-SHE και χρήση GIS

Αειφορική ∆ιαχείριση Ορεινών Υδρολεκανών με ευφυή συστήματα και Γ.Σ.Π. 7

ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1 ..........................................................................................13

Εισαγωγή ...............................................................................................13

1.1 Γενικά ...........................................................................................13

1.2 Αντικείμενο της μεταπτυχιακής εργασίας ..........................................14

1.3 ∆ιάρθρωση της μεταπτυχιακής εργασίας...........................................15

1.3.1 Καθορισμός αντικειμένου ..........................................................15

1.3.2 Συλλογή Στοιχείων....................................................................15

1.3.3 Επεξεργασία στοιχείων ..............................................................15

1.3.4 ∆ιατύπωση συμπερασμάτων – προτάσεων ..................................16

1.4 ∆ομή της μεταπτυχιακής εργασίας ...................................................16

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2 ..........................................................................................17

Ανασκόπηση Βιβλιογραφίας......................................................................17

2.1 Υδατική προέλευση και κατανομή ....................................................17

2.2 Υδατικοί πόροι ...............................................................................20

2.3 Υδατικές διαστάσεις ........................................................................24

2.4 Επιφανειακοί υδατικοί πόροι ............................................................27

2.6 Γενικές αρχές διαχείρισης υδατικών πόρων .......................................31

2.7 Υδατικά προβλήματα ......................................................................34

2.8 Ελληνική Υδατική πραγματικότητα ...................................................38

2.9 Μοντελοποίηση ..............................................................................41

2.9.1 Ορισμός Μοντέλου ...................................................................41

2.9.2 Υδρολογικό Μοντέλο και συνιστώσες..........................................42

2.9.3 Γενική ταξινόμηση υδρολογικών μοντέλων..................................42

2.9.4 Ταξινόμηση συνεχών υδρολογικών μοντέλων..............................44

2.9.5 Ιστορικό υδρολογικών μοντέλων................................................46

2.9.6 Danish Hydrology Institute – DHI ..............................................53

2.9.7 ΜΙΚΕ by DHI............................................................................55

2.9.8. Αναλυτική παρουσίαση μοντέλων ΜΙΚΕ by DHI ..........................58

Page 8: Μεταπτυχιακή Διατριβή: Το χειμαρρικό περιβάλλον του ποταμού Σπερχειού με το ολοκληρωμένο, υδρολογικό,

Μελέτη του χειμαρρικού περιβάλλοντος του ποταμού Σπερχειού με το ολοκληρωμένο, υδρολογικό, φυσικής βάσης μοντέλο MIKE-SHE και χρήση GIS

Αειφορική ∆ιαχείριση Ορεινών Υδρολεκανών με ευφυή συστήματα και Γ.Σ.Π. 8

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3 ..........................................................................................81

Υλικά και Μέθοδοι ...................................................................................81

3.1 Περιοχή Μελέτης ............................................................................81

3.1.1. Γενικά Χαρακτηριστικά Περιοχής Μελέτης ..................................81

3.1.2 Ιστορική Αναδρομή περιοχής Μελέτης ........................................82

3.1.3. Γεωγραφική θέση ....................................................................85

3.1.4. Γεωλογικά χαρακτηριστικά .......................................................86

3.1.5. Κλίμα......................................................................................89

3.1.6. Χρήσεις γης - Βλάστηση ...........................................................90

3.2. Επιλογή της περιοχής μελέτης ........................................................91

3.3. Περιβάλλον λειτουργίας .................................................................92

3.4. Κλιματικά δεδομένα ......................................................................93

3.4.1 Ατμοσφαιρικά κατακρημνίσματα - θερμοκρασίες - παροχή............93

3.4.2. Επιφανειακή ολοκλήρωση σημειακών παρατηρήσεων..................98

3.5 Φυσιογραφικά δεδομένα - Τοπογραφία .......................................... 101

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4 ........................................................................................ 102

Εφαρμογή του Μοντέλου MIKE SHE ....................................................... 102

4.1 Περιγραφή του ομοιώματος MIKE SHE ........................................... 102

4.1.1 Γενική Περιγραφή του μοντέλου MIKE SHE............................... 102

4.1.2 Βροχόπτωση και θερμοκρασία ................................................. 104

4.1.3 Επιφανειακή απορροή ............................................................. 105

4.1.4 Πραγματική εξατμισοδιαπνοή................................................... 105

4.1.5 Ροή στην ακόρεστη ζώνη ........................................................ 106

4.1.6 Ροή στην κορεσμένη ζώνη....................................................... 107

4.2 Χαρακτηριστικά δεδομένων εισόδου στο ομοίωμα ΜΙΚΕ SHE............ 108

4.2.1 ∆εδομένα εισόδου στο ομοίωμα βροχής – απορροής.................. 108

4.2.2 Πεδίο και κάνναβος προσομοίωσης (Model Domain and Grid) ..... 109

4.2.3 Λεκάνες απορροής (Subcatchments) ........................................ 111

Page 9: Μεταπτυχιακή Διατριβή: Το χειμαρρικό περιβάλλον του ποταμού Σπερχειού με το ολοκληρωμένο, υδρολογικό,

Μελέτη του χειμαρρικού περιβάλλοντος του ποταμού Σπερχειού με το ολοκληρωμένο, υδρολογικό, φυσικής βάσης μοντέλο MIKE-SHE και χρήση GIS

Αειφορική ∆ιαχείριση Ορεινών Υδρολεκανών με ευφυή συστήματα και Γ.Σ.Π. 9

4.2.4 Ανάγλυφο εδάφους (Topography)............................................ 111

4.2.5 Υδρομετεωρολογικά δεδομένα (Βροχόπτωση, Θερμοκρασία,

Παροχή, Εξατμισοδιαπνοή - Precipitation Rate, Air Temperature,

Discharge, Potential Evapotranspiration)........................................... 112

4.2.6 Χρήσεις γης και φυτοκάλυψη (Land Use).................................. 113

4.2.7 ∆υνητική Εξατμισοδιαπνοή Αναφοράς (Reference

Evapotranspiration)......................................................................... 115

4.2.8 Άμεση επιφανειακή απορροή (Overland flow zones)................... 115

4.2.9 Ροή στην Ακόρεστη Ζώνη (Unsaturated Flow)........................... 115

4.2.10 Ροή στην Κορεσμένη Ζώνη – Ενδιάμεση Απορροή (Saturated Zone

- Interflow Reservoirs) .................................................................... 116

4.2.11 Ροή στην Κορεσμένη Ζώνη – Βασική Απορροή (Saturated Zone -

Baseflow Reservoirs)....................................................................... 118

4.3 Προσέγγιση για τη βαθμονόμηση των ομοιωμάτων ........................ 119

4.3.1 Γενική προσέγγιση .................................................................. 119

4.3.2 Υδατικό ισοζύγιο..................................................................... 120

4.3.3 Μορφή υδρογραφημάτων ....................................................... 121

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 5 ........................................................................................ 123

Αποτελέσματα Βαθμονόμησης και Εφαρμογής του ΜΙΚΕ SHE.................... 123

5.1 Σκοπός ........................................................................................ 123

5.2 Θέσεις Βαθμονόμησης .................................................................. 123

5.3 ∆είκτες Βαθμονόμησης των ομοιωμάτων ........................................ 124

5.4 Αποτελέσματα της Βαθμονόμησης ................................................. 126

5.4.1 Υπολεκάνες απορροής ποταμού Σπερχειού ................................ 126

5.5 Υδατικό ισοζύγιο Λεκάνης απορροής Σπερχειού ποταμού.................. 128

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 6 ........................................................................................ 135

Συζήτηση-Συμπεράσματα ...................................................................... 135

Page 10: Μεταπτυχιακή Διατριβή: Το χειμαρρικό περιβάλλον του ποταμού Σπερχειού με το ολοκληρωμένο, υδρολογικό,

Μελέτη του χειμαρρικού περιβάλλοντος του ποταμού Σπερχειού με το ολοκληρωμένο, υδρολογικό, φυσικής βάσης μοντέλο MIKE-SHE και χρήση GIS

Αειφορική ∆ιαχείριση Ορεινών Υδρολεκανών με ευφυή συστήματα και Γ.Σ.Π. 10

ΚΑΤΑΛΟΓΟΣ ΠΙΝΑΚΩΝ

Πίνακας 2.01 : Κατανομή νερού στη Γη (Κωτούλας, 2001) .........................19

Πίνακας 2.02 : Κατανομή γλυκού (πόσιμου) νερού στη Γη (Κωτούλας, 2001)

.............................................................................................................19

Πίνακας 2.03 : Κατηγοριοποίηση και συνδυασμός συνεχών μοντέλων

(Τσακίρης, 1995) ....................................................................................45

Πίνακας 2.04 : Κατάλογος μοντέλων βροχόπτωσης-απορροής (Rainfall-Runoff)

(Τσακίρης, 1995) ....................................................................................51

Πίνακας 2.05 : Μοντέλα ΜΙΚΕ για τα νερά των πόλεων ..............................56

Πίνακας 2.06 : Μοντέλα ΜΙΚΕ για τους επιφανειακούς και υπόγειους

υδατικούς πόρους. ..................................................................................56

Πίνακας 2.07 : Μοντέλα ΜΙΚΕ για τα νερά των πλημμυρών ........................57

Πίνακας 2.08: Μοντέλα ΜΙΚΕ για τα νερά των Ακτών & των Θαλασσών.......58

Πίνακας 3.01: Οριοθέτηση Λεκάνης Απορροής Σπερχειού ...........................85

Πίνακας 3.02 : Γεωλογικές ζώνες Ελλάδας και συμβολισμοί .........................87

Πίνακας 3.03: Γεωλογικοί σχηματισμοί λεκάνης απορροής Σπερχειού ...........88

Πίνακας 3.04 : Χρήσεις Γης λεκάνης απορροής Σπερχειού ...........................90

Πίνακας 3.05 : Βροχομετρικοί σταθμοί με μετρήσεις βροχόπτωσης..............93

Πίνακας 3.06 : Μετεωρολογικοί σταθμοί στη λεκάνη απορροής του Σπερχειού

.............................................................................................................94

Πίνακας 3.07 : Σταθμοί με μετρήσεις παροχής ...........................................95

Πίνακας 5.01 : Μορφομετρικά Χαρακτηριστικά υπολεκανών απορροής

Σπερχειού ............................................................................................ 124

Πίνακας 5.02 : Αποτελέσματα βαθμονόμησης στις υπολεκάνες απορροής... 128

Πίνακας 5.03 : Υδατικό Ισοζύγιο Λεκάνης απορροής ποταμού Σπερχειού για τα

υδρολογικά έτη της περιόδου προσομοίωσης 1962-1981. ......................... 131

Πίνακας 6.01 : Σύγκριση αποτελεσμάτων υδατικού ισοζυγίου στη λεκάνη

απορροής του Σπερχειού ποταμού.......................................................... 138

ΚΑΤΑΛΟΓΟΣ ΕΙΚΟΝΩΝ

Εικόνα 2.01 : Ο κύκλος του νερού (Perlman et al., 2005) ...........................18

Εικόνα 2.02 : Παγκόσμια κατανομή Νερού (Σταματάκος, 2010)...................19

Page 11: Μεταπτυχιακή Διατριβή: Το χειμαρρικό περιβάλλον του ποταμού Σπερχειού με το ολοκληρωμένο, υδρολογικό,

Μελέτη του χειμαρρικού περιβάλλοντος του ποταμού Σπερχειού με το ολοκληρωμένο, υδρολογικό, φυσικής βάσης μοντέλο MIKE-SHE και χρήση GIS

Αειφορική ∆ιαχείριση Ορεινών Υδρολεκανών με ευφυή συστήματα και Γ.Σ.Π. 11

Εικόνα 2.03 : Χρήση των υπολογιστικών συστημάτων σε εφαρμογές

διαχείρισης υδατικών πόρων (Μάρης, 2011). .............................................53

Εικόνα 2.04 : Λογότυπο Danish Hydrology Institute Water & Environment

(DHI, 1964)............................................................................................53

Εικόνα 2.05 : Λογότυπο ΜΙΚΕ by DHI .......................................................58

Εικόνα 2.06: Λογότυπο ΜΙΚΕ URBAN........................................................59

Εικόνα 2.07 : Απεικόνιση του μοντέλου ΜΙΚΕ URBAN.................................59

Εικόνα 2.08 : Απεικόνιση του μοντέλου ΜΙΚΕ WEST ..................................61

Εικόνα 2.09 : Απεικόνιση του μοντέλου ΜΙΚΕ 11 .......................................63

Εικόνα 2.10 : Εφαρμογή του μοντέλου ΜΙΚΕ 11 ........................................65

Εικόνα 2.11 : Απεικόνιση του μοντέλου ΜΙΚΕ ΒASIN..................................66

Εικόνα 2.12 : Απεικόνιση του μοντέλου FEFLOW .......................................74

Εικόνα 2.13 : Απεικόνιση του μοντέλου ΜΙΚΕ FLOOD.................................76

Εικόνα 2.14 : Απεικόνιση του μοντέλου ΜΙΚΕ 21C .....................................80

Eικόνα 3.015: Περιοχή έρευνας στον Ελλαδικό χώρο..................................81

Εικόνα 3.02: Τα κράτη της κοιλάδας του Σπερχειού κατά την αρχαιότητα ....83

Εικόνα 3.03: Οι εκβολές του Σπερχειού και η μεταβολή της ακτογραμμής από

την αρχαιότητα.......................................................................................84

Εικόνα 3.03 : Οι γεωλογικές ζώνες τις Ελλάδας ..........................................87

Εικόνα 4.01 : Σχηματική περιγραφή του ομοιώματος MIKE-SHE στην

ημικατανεμημένη μορφή του (DHI, 2009). .............................................. 103

Εικόνα 4.02 : ∆ομή εισαγωγής δεδομένων στο ομοίωμα ΜΙΚΕ SHE............ 109

Εικόνα 4.03 : Το πεδίο προσομοίωσης της λεκάνης απορροής του ποταμού

Σπερχειού στο ομοίωμα MIKE SHE.......................................................... 110

Εικόνα 4.04 : Το ΨΜΕ της λεκάνης απορροής του ποταμού Σπερχειού στο

ομοίωμα MIKE SHE ............................................................................... 112

Εικόνα 4.05 : Πολύγωνα Thiessen βροχομετρικών σταθμών της λεκάνης

απορροής του ποταμού Σπερχειού στο ομοίωμα MIKE SHE....................... 113

Εικόνα 4.06 : Εισαγωγή δεδομένων χρήσεων γης / φυτοκάλυψης της λεκάνης

απορροής του ποταμού Σπερχειού στο ομοίωμα MIKE SHE....................... 114

Εικόνα 4.07 : Εισαγωγή δεδομένων υδρολιθολογίας της λεκάνης απορροής του

ποταμού Σπερχειού στο MIKE SHE ......................................................... 116

Page 12: Μεταπτυχιακή Διατριβή: Το χειμαρρικό περιβάλλον του ποταμού Σπερχειού με το ολοκληρωμένο, υδρολογικό,

Μελέτη του χειμαρρικού περιβάλλοντος του ποταμού Σπερχειού με το ολοκληρωμένο, υδρολογικό, φυσικής βάσης μοντέλο MIKE-SHE και χρήση GIS

Αειφορική ∆ιαχείριση Ορεινών Υδρολεκανών με ευφυή συστήματα και Γ.Σ.Π. 12

Εικόνα 5.01 : Συνολικό υδατικό ισοζύγιο του ΜΙΚΕ SHE............................ 132

Εικόνα 5.02 : Μέσο Ετήσιο υδατικό ισοζύγιο του ΜΙΚΕ SHE ...................... 133

ΚΑΤΑΛΟΓΟΣ ΧΑΡΤΩΝ

Χάρτης 3.01 : Η λεκάνη απορροής του Σπερχειού ......................................86

Χάρτης 3.02 : Χάρτης του Γεωλογικών Σχηματισμών σύμφωνα με τους

εδαφολογικούς χάρτες της Ελλάδος 1:50.000 ............................................89

Χάρτης 3.03 : Χάρτης φυτοκάλυψης της περιοχής σύμφωνα με ..................91

Χάρτης 3.04 : Χωρική κατανομή των Βροχομετρικών Σταθμών μέτρησης της

βροχόπτωσης .........................................................................................94

Χάρτης 3.05 : Χωρική κατανομή του Μετεωρολογικού Σταθμού λεκάνης

απορροής Σπερχειού ...............................................................................95

Χάρτης 3.06 : Χωρική κατανομή των σταθμών μέτρησης της παροχής.........96

Χάρτης 3.07 : Πολύγωνα Thiessen στη λεκάνη απορροής του Σπερχειού ... 100

Χάρτης 5.01 : Υπολεκάνες απορροής Σπερχειού ποταμού ......................... 124

Χάρτης 5.03 : Μέσο Υδατικό Ισοζύγιο για τo GIS ..................................... 134

ΚΑΤΑΛΟΓΟΣ ΣΧΗΜΑΤΩΝ

Σχήμα 2.01: Ταξινόμηση Μοντέλων (Σταματάκος, 2010) ............................41

Σχήμα 2.02: Γενική αναπαράσταση μοντέλου (Τσακίρης, 1995) ..................42

Σχήμα 2.03: Μοντέλο μεμονωμένου υδρολογικού γεγονότος (Τσακίρης, 1995).

.............................................................................................................43

Σχήμα 2.04: Συνεχές μοντέλο (Τσακίρης, 1995).........................................43

Σχήμα 2.05: Ενιαίο μοντέλο (Τσακίρης, 1995). ..........................................44

Σχήμα 2.06: Κατανεμημένο μοντέλο (Τσακίρης, 1995). ..............................44

Σχήμα 5.01 : Υδρογράφημα βαθμονόμησης ομοιώματος στη θέση ΚΑΣΤΡΙ

(m3/s).................................................................................................. 127

Σχήμα 5.02 : Υδρογράφημα βαθμονόμησης ομοιώματος στη ΚΟΜΠΟΤΑ∆ΕΣ

(m3/s).................................................................................................. 127

Σχήμα 5.03 : Υδρογράφημα βαθμονόμησης ομοιώματος στη θέση ΚΟΜΜΑ

(m3/s).................................................................................................. 127

Σχήμα 5.04 : Ετήσιο Υδατ. Ισοζύγιο Λεκάνης απορροής ποταμού Σπερχειού

........................................................................................................... 130

Page 13: Μεταπτυχιακή Διατριβή: Το χειμαρρικό περιβάλλον του ποταμού Σπερχειού με το ολοκληρωμένο, υδρολογικό,

Μελέτη του χειμαρρικού περιβάλλοντος του ποταμού Σπερχειού με το ολοκληρωμένο, υδρολογικό, φυσικής βάσης μοντέλο MIKE-SHE και χρήση GIS

Αειφορική ∆ιαχείριση Ορεινών Υδρολεκανών με ευφυή συστήματα και Γ.Σ.Π. 13

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1

Εισαγωγή

1.1 Γενικά

Το νερό μαζί με τη γη και τον αέρα αποτελούν τους βασικούς πόρους από

τους οποίους ο άνθρωπος αντλεί τα αγαθά για τη ζωή του. Οι υδατικοί πόροι

είναι ανανεώσιμοι και ανεξάντλητοι. Με την επίδραση της ηλιακής ενέργειας

ένα μέρος του νερού της γης υφίσταται συνεχή κυκλοφοριακή κίνηση μεταξύ

της γήινης επιφάνειας και της ατμόσφαιρας, η οποία είναι γνωστή ως

υδρολογικός κύκλος. Επειδή όμως δεν εξελίσσεται με ομοιόμορφο τρόπο, η

δίαιτα των ρευμάτων παρουσιάζει συχνά βλαπτικές ανωμαλίες. Οι ισχυρές

βροχοπτώσεις οδηγούν στο σχηματισμό αυξημένης υδαταπορροής και σε

πλημμύρες. Αντίθετα, η έλλειψη βροχοπτώσεων ελαχιστοποιεί την απορροή

και προκαλεί λειψυδρία. Κατά την ροή τους από τις υψηλότερες προς τις

χαμηλότερες περιοχές τα ύδατα παρασύρουν, μεταφέρουν και αποθέτουν

κάθε είδους ύλες, τις οποίες αποσπούν από το στερεό φλοιό, με αποτέλεσμα

να υποβαθμίζεται συνεχώς η επιφάνεια της γης, να προσχώνονται τα

βυθίσματά της και να αυξάνονται και να επεκτείνονται οι πεδιάδες. Η

διαβρωτική και μεταφορική δράση καθιστά το νερό έναν από τους

σημαντικότερους γεωμορφολογικούς παράγοντες, που όμως δημιουργεί

σοβαρά προβλήματα στον άνθρωπο.

Για να επισημανθεί η μεγάλη αξία του νερού, αξίζει να σημειωθούν

μερικά γεγονότα - κλειδιά σχετικά με την κατάσταση του νερού στην Ευρώπη:

20% όλων των επιφανειακών υδάτων στην Ευρωπαϊκή Ένωση

απειλείται σοβαρά από ρύπανση,

Τα υπόγεια ύδατα παρέχουν περίπου το 65% όλου του πόσιμου νερού

της Ευρώπης.

Page 14: Μεταπτυχιακή Διατριβή: Το χειμαρρικό περιβάλλον του ποταμού Σπερχειού με το ολοκληρωμένο, υδρολογικό,

Μελέτη του χειμαρρικού περιβάλλοντος του ποταμού Σπερχειού με το ολοκληρωμένο, υδρολογικό, φυσικής βάσης μοντέλο MIKE-SHE και χρήση GIS

Αειφορική ∆ιαχείριση Ορεινών Υδρολεκανών με ευφυή συστήματα και Γ.Σ.Π. 14

60% των ευρωπαϊκών πόλεων κάνουν υπερεκμετάλλευση των πόρων

των υπόγειων υδάτων τους,

50% των υγροτόπων βρίσκονται σε «επικίνδυνη κατάσταση» λόγω της

υπερεκμετάλλευσης των υπόγειων υδάτων,

η επιφάνεια της αρδευόμενης γης στη Νότια Ευρώπη έχει αυξηθεί κατά

20% από το 1985.

Είναι εύκολα κατανοητό ότι το υδατικό πρόβλημα και οι καταστροφικές

του συνέπειες είναι ένα κρίσιμο ζήτημα τόσο για τις λιγότερο αναπτυσσόμενες

χώρες όσο και για τις περισσότερο αναπτυγμένες. Στις μέρες μας η εκτίμηση,

η πρόληψη, η ετοιμότητα, η αντίδραση και η αποκατάσταση ενός

υδρομετεωρολογικού γεγονότος με τις όποιες συνέπειες του, αποτελούν την

ολοκληρωμένη προσπάθεια διαχείρισης κινδύνων (Ποτουρίδης, 2009). Είναι

αυτονόητο ότι η εκ των προτέρων μείωση κινδύνων και απωλειών είναι

λιγότερο δαπανηρή λύση από την εκ των υστέρων αποκατάσταση και

ανασυγκρότηση (Anderson, 1991).

1.2 Αντικείμενο της μεταπτυχιακής εργασίας

Παραδοσιακά, για την εκπόνηση μιας υδρολογικής μελέτης, ο

μελετητής χρησιμοποιεί μεθοδολογίες και εξισώσεις οι οποίες είναι κυρίως

εμπειρικές και έχουν προκύψει από δεδομένα, και για περιοχές διαφορετικές

από την περιοχή ενδιαφέροντος του μελετητή. Σκοπός λοιπόν της παρούσας

εργασίας είναι η επεξεργασία πρωτογενών δεδομένων και επεξεργασία των

φυσιογραφικών χαρακτηριστικών ώστε να εξαχθούν το υδατικό ισοζύγιο

της Λεκάνης Απορροής του ποταμού Σπερχειού και να γίνει η βαθμονόμηση

του μαθηματικού ομοιώματος ως προς την παροχή σε επιλεγμένες θέσεις

υδρομέτρησης στον ποταμό Σπερχειό.

Page 15: Μεταπτυχιακή Διατριβή: Το χειμαρρικό περιβάλλον του ποταμού Σπερχειού με το ολοκληρωμένο, υδρολογικό,

Μελέτη του χειμαρρικού περιβάλλοντος του ποταμού Σπερχειού με το ολοκληρωμένο, υδρολογικό, φυσικής βάσης μοντέλο MIKE-SHE και χρήση GIS

Αειφορική ∆ιαχείριση Ορεινών Υδρολεκανών με ευφυή συστήματα και Γ.Σ.Π. 15

1.3 Διάρθρωση της μεταπτυχιακής εργασίας

Η εκπόνηση της μεταπτυχιακής εργασίας είχε τις εξής φάσεις:

1.3.1 Καθορισμός αντικειμένου

Η πρώτη φάση περιλάμβανε τον καθορισμό του αντικειμένου και του

σκοπού της εργασίας με σαφήνεια έτσι ώστε να είναι κατανοητά τα στοιχεία

που είναι αναγκαία για την εξέλιξη της.

1.3.2 Συλλογή Στοιχείων

Στη φάση αυτή πραγματοποιήθηκε η συλλογή των απαιτούμενων

στοιχείων, τα οποία κρίνονται απαραίτητα για την εκτίμηση και τον

υπολογισμό των μεγεθών εκείνων που είναι αναγκαία για την εφαρμογή του

υδρολογικού μοντέλου MIKE SHE. Τα μετεωρολογικά στοιχεία συλλέχθηκαν

από την αρμόδια υπηρεσία (Ε.Μ.Υ), τα δεδομένα με τις χρονοσειρές παροχής,

συλλέχθηκαν από την ∆.Ε.Η., και οι χάρτες στους οποίους έγινε η το ψηφιακό

υπόβαθρο συλλέχτηκαν από την Γεωγραφική Υπηρεσία Στρατού (Γ.Υ.Σ.).

1.3.3 Επεξεργασία στοιχείων

Σε πρώτο στάδιο πραγματοποιείται εκτίμηση της αξιοπιστίας και

επεξεργασία των συλλεγμένων στοιχείων (γεωλογικά, υδρογεωλογικά,

μετεωρολογικά κλπ) που αφορούν την υφιστάμενη κατάσταση της συνολικής

λεκάνης ώστε να κριθεί η δυνατότητα χρησιμοποίησης τους στη μετέπειτα

ανάλυση. Η επεξεργασία των μετεωρολογικών δεδομένων, ώστε να

χρησιμοποιήσουμε τα απαραίτητα δεδομένα για τα εμπειρικά μοντέλα. Έπειτα

γίνεται προσπάθεια βαθμονόμησης της παροχής σε επιλεγμένα σημεία που

υπάρχουν μετρήσεις, καθώς και σύγκριση της με την παρατηρημένη παροχή

για να εξεταστεί η αξιοπιστία του μοντέλου.

Page 16: Μεταπτυχιακή Διατριβή: Το χειμαρρικό περιβάλλον του ποταμού Σπερχειού με το ολοκληρωμένο, υδρολογικό,

Μελέτη του χειμαρρικού περιβάλλοντος του ποταμού Σπερχειού με το ολοκληρωμένο, υδρολογικό, φυσικής βάσης μοντέλο MIKE-SHE και χρήση GIS

Αειφορική ∆ιαχείριση Ορεινών Υδρολεκανών με ευφυή συστήματα και Γ.Σ.Π. 16

1.3.4 Διατύπωση συμπερασμάτων – προτάσεων

Στο στάδιο της αξιολόγησης των στοιχείων γίνεται προσπάθεια

αποτίμησης των εκτιμήσεων και υπολογισμών που προκύπτουν από το στάδιο

της επεξεργασίας. Τέλος γίνεται προσπάθεια διατύπωσης προτάσεων και

συμπερασμάτων πάνω στην αξιοπιστία, αλλά και στα αποτελέσματα του

μοντέλου.

1.4 Δομή της μεταπτυχιακής εργασίας

Η παρούσα μεταπτυχιακή εργασία περιλαμβάνει τις ακόλουθες ενότητες:

Κεφάλαιο Πρώτο: Εισαγωγή σχετικά με την αναγκαιότητα της

παρούσας διπλωματικής εργασίας και τη δομή της.

Κεφάλαιο Δεύτερο: Εισαγωγικές έννοιες, Ανασκόπηση Βιβλιογραφίας,

μοντελοποίηση και επισκόπηση υδρολογικών μοντέλων.

Κεφάλαιο Τρίτο: Περιγραφή της περιοχής μελέτης, παρουσίαση των

μετεωρολογικών - κλιματολογικών στοιχείων, περιγραφή γεωλογικών –

υδρογεωλογικών συνθηκών, πληροφορίες για την ποιότητα των

υδάτων και για τις χρήσεις του νερού καθώς και περιγραφή της

μεθοδολογίας που ακολουθείται στο μοντέλο MIKE SHE.

Κεφάλαιο Τέταρτο: Εφαρμογή του μαθηματικού ομοιώματος MIKE

SHE.

Κεφάλαιο Πέμπτο : Αποτελέσματα Βαθμονόμησης του υδρολογικού

ομοιώματος στις υπολεκάνες απορροής του Σπερχειού Ποταμού και

παρουσίαση του υδατικού ισοζυγίου που προέκυψε για τη συνολική

Λεκάνη απορροής του ποταμού Σπερχειού.

Κεφάλαιο Έκτο : Συμπεράσματα που προέκυψαν από την

βαθμονόμηση του μοντέλου, αξιοπιστία, και περαιτέρω σχόλια.

Page 17: Μεταπτυχιακή Διατριβή: Το χειμαρρικό περιβάλλον του ποταμού Σπερχειού με το ολοκληρωμένο, υδρολογικό,

Μελέτη του χειμαρρικού περιβάλλοντος του ποταμού Σπερχειού με το ολοκληρωμένο, υδρολογικό, φυσικής βάσης μοντέλο MIKE-SHE και χρήση GIS

Αειφορική ∆ιαχείριση Ορεινών Υδρολεκανών με ευφυή συστήματα και Γ.Σ.Π. 17

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2

Ανασκόπηση Βιβλιογραφίας

2.1 Υδατική προέλευση και κατανομή

Η προέλευση του νερού είναι στενά συνδεδεμένη με τις διαδικασίες και

τους μηχανισμούς που διαμόρφωσαν τη γη και το στερεό φλοιό της. Ο Ο. Yu.

Schmidt υποστήριξε ότι στα αρχικά στάδια σχηματισμού της, υδάτινα μόρια

στερεοποιήθηκαν από ψύξη και ομαδοποιήθηκαν με τη μορφή νέφους αέριας

σκόνης, που συμπυκνώθηκε. Η συσσωρευμένη θερμότητα, από τη μετέπειτα

ραδιενεργή θέρμανση, προκάλεσε εξάτμιση της υδάτινης μορφής από τον

πυρήνα της γης και οι υδρατμοί, ψυχόμενοι εκ νέου, συμπυκνώθηκαν σε

σταγόνες και κατέπεσαν ως «θερμή μπόρα». Περισσότερο αληθοφανείς ήταν

η άποψη κατά την οποία οι υδρατμοί εμφανίστηκαν στο «πλάσμα» της

σχηματιζόμενης γης ταυτόχρονα με τα διάφορα ορυκτά, και, στην περίοδο της

ψύξης μετέπεσαν στην υγρή μορφή σχηματίζοντας την υδρόσφαιρα. Την

ταυτόχρονη διαμόρφωση στερεού φλοιού και νερού υποστήριξε ο σοβιετικός

ακαδημαϊκός D.I. Scherbakov, ο οποίος πρόσθεσε ότι η συνολική μάζα του

νερού στη γη δεν υφίσταται καμιά μεταβολή.

Ο Αργεντινός γεωλόγος Geinsgeimer ανέφερε ότι η γη χάνει

προοδευτικά νερό με τη διαδικασία της αποσύνθεσης των υδρατμών, στα

ανώτερα στρώματα της ατμόσφαιρας, σε υδρογόνο και οξυγόνο, άποψη την

οποία υποστήριξαν και οι σοβιετικοί επιστήμονες στη δεκαετία του ’70, ενώ

τόνισαν ότι η μείωση αυτή θεωρείται αμελητέα, αφού σύμφωνα με τους

υπολογισμούς τους, η απώλεια νερού σε ολόκληρη τη γεωλογική ιστορία της

γης, προκάλεσε υποβιβασμό στην επιφάνεια των ωκεανών μόλις της τάξης

των 2-3 m. Τέλος, πειστική ήταν η θεωρία του V.I. Vernadsky κατά την οποία

η ποσότητα του νερού της γης έχει παραμείνει αμετάβλητη για μεγάλη

περίοδο και οι θάλασσες, που πλημμυρίζουν την ξηρά, κατά τη διάρκεια των

Page 18: Μεταπτυχιακή Διατριβή: Το χειμαρρικό περιβάλλον του ποταμού Σπερχειού με το ολοκληρωμένο, υδρολογικό,

Μελέτη του χειμαρρικού περιβάλλοντος του ποταμού Σπερχειού με το ολοκληρωμένο, υδρολογικό, φυσικής βάσης μοντέλο MIKE-SHE και χρήση GIS

Αειφορική ∆ιαχείριση Ορεινών Υδρολεκανών με ευφυή συστήματα και Γ.Σ.Π. 18

επικλύσεων, δεν είναι παρά «παφλασμοί» του παγκόσμιου ωκεανού

(Στουρνάρας, 2007).

Το νερό της γης επομένως, δε χάνεται, αλλά ανακυκλώνεται,

μετατρέπεται δηλαδή με κάθε δυνατό τρόπο από τη στερεά μορφή των πάγων

στην υγρή των ποταμών, των λιμνών και της θάλασσας και στην αέρια των

υδρατμών. Η διαδικασία αυτή είναι γνωστή ως «Υδρολογικός Κύκλος» ή

«Κύκλος του Νερού» όπως φαίνεται στην Εικόνα 2.01.

Εικόνα 2.01 : Ο κύκλος του νερού (Perlman et al., 2005)

Η ποσότητα του νερού που υπάρχει στον πλανήτη μας θεωρείται

σταθερή. Σύμφωνα με εκτιμήσεις των Baumgartner and Reichel (1975) ή

ποσότητα του νερού που υπάρχει στη Γη, φθάνει περίπου τα 1.384 x 106 km3.

Στους πίνακες 2.01 και 2.02 δίνεται η κατανομή της ποσότητας αυτής και

ιδίως τα αποθέματα σε γλυκό, συνεπώς πόσιμο νερό, τα οποία περιορίζονται

μόνο σε 2,6% του συνολικού νερού (Κωτούλας, 2001), καθώς και η

απεικόνιση του στην Εικόνα 2.02.

Page 19: Μεταπτυχιακή Διατριβή: Το χειμαρρικό περιβάλλον του ποταμού Σπερχειού με το ολοκληρωμένο, υδρολογικό,

Μελέτη του χειμαρρικού περιβάλλοντος του ποταμού Σπερχειού με το ολοκληρωμένο, υδρολογικό, φυσικής βάσης μοντέλο MIKE-SHE και χρήση GIS

Αειφορική ∆ιαχείριση Ορεινών Υδρολεκανών με ευφυή συστήματα και Γ.Σ.Π. 19

Πίνακας 2.01 : Κατανομή νερού στη Γη (Κωτούλας, 2001)

Eίδος νερού στη Γη Ποσότητα νερού (km3) %

Θάλασσες, Ωκεανοί 1.348.000.000 97,39 Πάγοι, Παγετώνες 27.820.000 2,01

Υπόγεια νερά, Υγρασία εδάφους 8.062.000 0,58

Λίμνες, ποταμοί 225.000 0,02 Ατμοσφαιρικά νερά 13.000 0,001

Σύνολο 1.384.120.000 100,00 Γλυκό νερό 36.120.000 2,6

Πίνακας 2.02 : Κατανομή γλυκού (πόσιμου) νερού στη Γη (Κωτούλας, 2001)

Είδος γλυκού νερού Ποσοστό %

Πάγοι, Παγετώνες 77,23

Υπόγεια νερά μέχρι βάθος 800 m 9,86

Υπόγεια νερά σε βάθος από 800 μέχρι 4.000 m 12,35

Εδαφική υγρασία 0,17

Λίμνες γλυκού νερού 0,35

Ποταμοί 0,003

Ενυδατωμένα ορυκτά του εδάφους 0,001

Φυτά, Ζώα, Άνθρωπος 0,003

Υγρασία ατμόσφαιρας 0,04

Σύνολο 100,00

Εικόνα 2.02 : Παγκόσμια κατανομή Νερού (Σταματάκος, 2010)

Page 20: Μεταπτυχιακή Διατριβή: Το χειμαρρικό περιβάλλον του ποταμού Σπερχειού με το ολοκληρωμένο, υδρολογικό,

Μελέτη του χειμαρρικού περιβάλλοντος του ποταμού Σπερχειού με το ολοκληρωμένο, υδρολογικό, φυσικής βάσης μοντέλο MIKE-SHE και χρήση GIS

Αειφορική ∆ιαχείριση Ορεινών Υδρολεκανών με ευφυή συστήματα και Γ.Σ.Π. 20

Παρατηρείται λοιπόν ότι από τα συνολικά 1.384 km3 του νερού στη Γη,

το 97% περίπου είναι αλμυρό. Το 77% του γλυκού νερού είναι δεσμευμένο σε

πάγο και παγετώνες και ένα 22% του γλυκού νερού βρίσκεται σε υπόγειους

υδροφορείς. Το επιφανειακό γλυκό νερό που βρίσκεται σε ποτάμια και λίμνες

ανέρχεται συνολικά σε 225.000 km3 . Παρά ταύτα, τα ποτάμια και οι λίμνες

είναι οι βασικές πηγές νερού για την κάλυψη των ανθρωπίνων αναγκών.

Το γεγονός ότι οι λίμνες και τα ποτάμια (επιφανειακά νερά), είναι οι

κύριες πηγές νερού, ή αλλιώς υδατικοί πόροι, φαίνεται να έρχεται σε αντίθεση

με την εικόνα που δίνουν οι παραπάνω πίνακες και σχήματα, σύμφωνα με

τους οποίους τα υπόγεια νερά είναι κατά τάξεις μεγέθους περισσότερα από τα

επιφανειακά. Η εξήγηση έγκειται στο ότι οι πόροι του νερού δεν είναι

αποθεματικοί, αλλά ανανεώσιμοι. Επομένως αυτό που έχει σημασία δεν είναι η

ποσότητα νερού που είναι αποθηκευμένη, αλλά αυτή που ανανεώνεται κάθε

χρόνο. Έτσι λοιπόν, τα επιφανειακά νερά διακινούνται και άρα ανανεώνονται

με πολύ πιο γρήγορους ρυθμούς από τα υπόγεια. Με άλλα λόγια δεν έχει τόσο

σημασία η στατική εικόνα της αποθήκευσης του νερού, αλλά η δυναμική

εικόνα της κυκλοφορίας του νερού στην υδρόγειο, η οποία περιγράφεται από

τις ποσότητες των διακινήσεων του νερού ανάμεσα στις διάφορες μορφές,

δηλαδή από τις ποσότητες που μεταφέρονται μέσα στον υδρολογικό κύκλο

(Perlman et al., 2005).

2.2 Υδατικοί πόροι

Υδατικοί πόροι ονομάζονται οι ποσότητες νερού που βρίσκονται σε

κατάσταση (μορφή, ποιότητα, θέση) κατάλληλη για την εξυπηρέτηση

συγκεκριμένων αναγκών. Οι υδατικοί πόροι δεν ταυτίζονται με το συνολικά

διαθέσιμο νερό του Πλανήτη. Έτσι, το 97% του φυσικού νερού που βρίσκεται

στη θάλασσα δε θεωρείται, γενικά, υδατικός πόρος. Το ίδιο συμβαίνει και με

μια ποσότητα υπογείου νερού υψηλής αλατότητας, που ανέρχεται στο 1%

του φυσικού νερού, καθώς επίσης και με το ακινητοποιημένο νερό των

πολικών παγετώνων, που αποτελεί το 1,7% του συνόλου. Απομένει, λοιπόν,

Page 21: Μεταπτυχιακή Διατριβή: Το χειμαρρικό περιβάλλον του ποταμού Σπερχειού με το ολοκληρωμένο, υδρολογικό,

Μελέτη του χειμαρρικού περιβάλλοντος του ποταμού Σπερχειού με το ολοκληρωμένο, υδρολογικό, φυσικής βάσης μοντέλο MIKE-SHE και χρήση GIS

Αειφορική ∆ιαχείριση Ορεινών Υδρολεκανών με ευφυή συστήματα και Γ.Σ.Π. 21

το γλυκό νερό των λιμνών, των ποταμών και των υπόγειων υδροφορέων σε

μικρά και μεσαία βάθη, δηλαδή οι τυπικοί υδατικοί πόροι σε ποσοστό

μικρότερο του 1% (Ξανθόπουλος και Κουτσογιάννης, 1997).

Βάσει της Οδηγίας-Πλαίσιο 2000/60/ΕΚ, οι υδατικοί πόροι διακρίνονται

σε εσωτερικά επιφανειακά, υπόγεια, μεταβατικά και παράκτια ύδατα.

Επιφανειακά είναι τα εσωτερικά ύδατα πλην των υπόγειων, τα μεταβατικά

και τα παράκτια ύδατα και τα υπόγεια ύδατα που βρίσκονται κάτω από την

επιφάνεια του εδάφους στη ζώνη κορεσμού και σε άμεση επαφή με το έδαφος

ή το υπέδαφος. Το σύνολο των στάσιμων ή των ρέοντων επιφανειακών

υδάτων και όλα τα υπόγεια ύδατα που βρίσκονται προς την πλευρά της ξηράς

σε σχέση με τη γραμμή βάσης από την οποία μετράται το εύρος των χωρικών

υδάτων αποτελούν τα εσωτερικά ύδατα (inland waters). Μεταβατικά

(transitional waters) χαρακτηρίζονται τα συστήματα επιφανειακών υδάτων

πλησίον του στομίου ποταμών που εν μέρει είναι αλμυρά λόγω της γειτνίασης

τους με παράκτια ύδατα, αλλά τα οποία επηρεάζονται ουσιαστικά από

ρεύματα γλυκού νερού και παράκτια (coastal waters) είναι τα επιφανειακά

ύδατα που βρίσκονται στην πλευρά της ξηράς μιας γραμμής, κάθε σημείο της

οποίας βρίσκεται σε απόσταση ενός ναυτικού μιλίου προς τη θάλασσα από το

πλησιέστερο σημείο της γραμμής βάσης, από την οποία μετράται το εύρος

των χωρικών υδάτων και τα οποία, κατά περίπτωση, εκτείνονται μέχρι του

απώτερου ορίου των μεταβατικών υδάτων (Νόμος 3199/2003). Τα εσωτερικά

ύδατα χαρακτηρίζονται από την παρουσία γλυκού νερού και διακρίνονται σε

ρέοντα (ποτάμια, χείμαρροι) και στάσιμα ύδατα (λίμνες, ταμιευτήρες, έλη)

(Παναγιωτίδης, 2007).

Η επιμήκης υδατοσυλλογή με τρεχούμενο νερό, το οποίο ρέει προς τα

κατάντη με τη βαρύτητα, καλείται ποταμός. Το νερό των ποταμών

προέρχεται κυρίως απευθείας από τα ατμοσφαιρικά κατακρημνίσματα και από

την επιφανειακή απορροή, υπάρχουν όμως και περιπτώσεις τροφοδοσίας

ποταμών με υπόγεια νερά ή με νερό λιμνών.

Page 22: Μεταπτυχιακή Διατριβή: Το χειμαρρικό περιβάλλον του ποταμού Σπερχειού με το ολοκληρωμένο, υδρολογικό,

Μελέτη του χειμαρρικού περιβάλλοντος του ποταμού Σπερχειού με το ολοκληρωμένο, υδρολογικό, φυσικής βάσης μοντέλο MIKE-SHE και χρήση GIS

Αειφορική ∆ιαχείριση Ορεινών Υδρολεκανών με ευφυή συστήματα και Γ.Σ.Π. 22

Ανάλογα με το πλάτος της υδατοσυλλογής τα ποτάμια διακρίνονται σε:

Ρυάκια πηγών και μικρά ρυάκια, με πλάτος μέχρι 1 m και ζώνη

επιρροής έως 2 km2

Μεγάλα ρυάκια, με πλάτος 1 έως 3 m και ζώνη επιρροής από 2

έως 50 km2

Μικρά ποτάμια, με πλάτος 3 έως 10 m και ζώνη επιρροής από 50

έως 300 km2

Μεγάλα ποτάμια, με πλάτος μεγαλύτερο των 10 m και ζώνη

επιρροής από 50 έως 500 km2 σε μεγάλο υψόμετρο και από 300

έως 500 km2 στην πεδιάδα,

ενώ διαφοροποιούνται ανάλογα και με τα χημικά χαρακτηριστικά των νερών

τους (περιεκτικότητα σε Ca και Mg, pH κ.λπ.). Τα υδάτινα ρεύματα παροδικής

ροής ονομάζονται χείμαρροι. Η δημιουργία τους οφείλεται κυρίως στις

μεγάλες τοπογραφικές κλίσεις και έμμεσα στην έλλειψη δασικής βλάστησης.

Εν αντιθέσει με τα ποτάμια που έχουν μόνιμη ροή, οι χείμαρροι δέχονται νερό

μόνο από τις βροχοπτώσεις με αποτέλεσμα να παρατηρούνται στη ροή τους

εποχικές διακυμάνσεις (Μοντεσάντου, 1999).

Η μικρή ή μεγάλη υδάτινη μάζα στη στεριά που περιέχει γλυκό,

υφάλμυρο και αλμυρό νερό με άμεση, έμμεση, υπόγεια ή και επίγεια σύνδεση

ή χωρίς σύνδεση με άλλους υδάτινους χώρους και αποδέκτες λέγεται λίμνη.

Ανάλογα με την προέλευσή τους οι λίμνες κατατάσσονται σε τεκτονικές,

ηφαιστειακές, λίμνες κατολισθήσεων, παγετωνικές και καρστικές, ενώ η

συνδυασμένη δράση ποταμών και θάλασσας στις περιοχές των εκβολών έχει

ως αποτέλεσμα τη δημιουργία παράκτιων λιμνών. Οι ταμιευτήρες (τεχνητές

λίμνες) αποτελούν υδατικά συστήματα ανθρωπογενούς προέλευσης που

δημιουργούνται για τη συλλογή νερού και είναι εφοδιασμένοι με κατασκευές

(θυρίδες, αναχώματα), μέσω των οποίων ρυθμίζεται η στάθμη του νερού για

Page 23: Μεταπτυχιακή Διατριβή: Το χειμαρρικό περιβάλλον του ποταμού Σπερχειού με το ολοκληρωμένο, υδρολογικό,

Μελέτη του χειμαρρικού περιβάλλοντος του ποταμού Σπερχειού με το ολοκληρωμένο, υδρολογικό, φυσικής βάσης μοντέλο MIKE-SHE και χρήση GIS

Αειφορική ∆ιαχείριση Ορεινών Υδρολεκανών με ευφυή συστήματα και Γ.Σ.Π. 23

να εξυπηρετούνται οι ανάγκες για τις οποίες έχουν κατασκευαστεί. Πέραν της

αντιπλημμυρικής, υδρευτικής, αρδευτικής και υδροηλεκτρικής αξίας που

διαθέτουν εξαιτίας της αποθήκευσης του νερού, οι περισσότεροι ταμιευτήρες

έχουν αποκτήσει με την πάροδο του χρόνου βιολογική και αλιευτική αξία και

αξία αναψυχής, καθώς εντός τους διαβιούν πολύτιμα υγροτοπικά

οικοσυστήματα (ΕΚΒΥ, 2008).

Ανάλογα συστήματα με τις λίμνες είναι τα έλη, δηλαδή οι πρόσκαιρες ή

μόνιμες υδάτινες περιοχές όπου τα λιμνάζοντα νερά είναι συνήθως αβαθή και

καλύπτονται ως επί των πλείστων από υδρόβιες, υδροχαρείς, υδρόφιλες και

ελόβιες φυτοκοινωνίες. Οι φυσικές ή τεχνητές περιοχές που αποτελούνται από

έλη με ποώδη βλάστηση, από μη αποκλειστικώς ομβροδίαιτα έλη με τυρφώδες

υπόστρωμα, από τυρφώδεις γαίες ή από νερό καλούνται υγρότοποι. Οι

υγρότοποι μπορεί να βρίσκονται κοντά στην ακτή (παράκτιοι υγρότοποι) ή

στο εσωτερικό της χέρσου (εσωτερικοί υγρότοποι), να είναι φυσικοί ή

τεχνητοί (Κουσούρης, 2007).

Τα παράκτια και μεταβατικά ύδατα (coastal and transitional waters)

χαρακτηρίζονται από την παρουσία αλμυρού νερού και περιλαμβάνουν τις

θάλασσες (seas), τις λιμνοθάλασσες (lagoons) και τα εκβολικά συστήματα

(estuaries).

Με την ευρύτερη έννοια του ο όρος θάλασσα περιλαμβάνει το σύνολο

των αλμυρών τμημάτων της υδρόσφαιρας, τα οποία επικοινωνούν μεταξύ

τους και καλύπτουν τα 7/10 της επιφάνειας του πλανήτη. Γεωγραφικά

αναφέρεται σε σχετικά περιορισμένες εκτάσεις που περιβάλλονται από την

ξηρά (Μεσόγειος Θάλασσα), σε αντίθεση με τον ανοικτό ωκεανό. Η θάλασσα

είναι ο τελικός αποδέκτης της επιφανειακής απορροής που μεταφέρει όλα τα

προϊόντα της διάβρωσης της χέρσου, καθώς και τα υλικά που προέρχονται

από τη βιολογική δραστηριότητα. Ως λιμνοθάλασσες (lagoons), ορίζονται

παράκτιες υδατοσυλλογές με ήρεμα και αβαθή νερά που επικοινωνούν με τη

θάλασσα μέσω στενών διαύλων. Οι λιμνοθάλασσες σχηματίζονται είτε στις

εκβολές ποταμών, είτε σε κοραλλιογενείς υφάλους. Καλύπτουν περίπου το

Page 24: Μεταπτυχιακή Διατριβή: Το χειμαρρικό περιβάλλον του ποταμού Σπερχειού με το ολοκληρωμένο, υδρολογικό,

Μελέτη του χειμαρρικού περιβάλλοντος του ποταμού Σπερχειού με το ολοκληρωμένο, υδρολογικό, φυσικής βάσης μοντέλο MIKE-SHE και χρήση GIS

Αειφορική ∆ιαχείριση Ορεινών Υδρολεκανών με ευφυή συστήματα και Γ.Σ.Π. 24

10% της παγκόσμιας ακτογραμμής και αποτελούν θέσεις μεγάλης οικολογικής

και οικονομικής αξίας. Τέλος, ιδιαίτερο ενδιαφέρον έχουν οι εκβολές και τα

Δέλτα των ποταμών, εξαιτίας του μεταβατικού χαρακτήρα και της

αλληλεπίδρασης ως προς το θαλασσινό και το γλυκό νερό. Εντός τους

δημιουργούνται ιδιάζουσες φυσικοχημικές συνθήκες, αποτίθενται και

μετακινούνται φερτά υλικά και συναθροίζονται νεαρά ψάρια και καρκινοειδή

(Παναγιωτίδης, 2007).

Η ανάπτυξη των υδατικών πόρων προϋποθέτει δύο βασικούς τύπους

υδραυλικών έργων, τα έργα αποθήκευσης και τα έργα μεταφοράς. Τα

κυριότερα έργα αποθήκευσης είναι οι ταμιευτήρες (τεχνητές λίμνες), οι οποίοι

δημιουργούνται με την κατασκευή φραγμάτων σε κατάλληλες θέσεις

ποταμών. Τα έργα μεταφοράς περιλαμβάνουν υδραγωγεία και δίκτυα

διανομής, τα οποία λειτουργούν είτε ως ανοικτοί αγωγοί (διώρυγες,

υδατογέφυρες) είτε ως κλειστοί (σήραγγες, σίφωνες, σωλήνες υπό πίεση),

ενώ μια Τρίτη κατηγορία υδραυλικών έργων, τα αντιπλημμυρικά,

κατασκευάζονται για την αντιμετώπιση των φυσικών κινδύνων που

συνδέονται με την πλημμυρική (καταστροφική) δίαιτα του νερού

(Ξανθόπουλος και Κουτσογιάννης, 1997).

2.3 Υδατικές διαστάσεις

Το νερό είναι ο απαραίτητος φυσικός πόρος και το μοναδικό

οικονομικό, κοινωνικό και περιβαλλοντικό αγαθό για τη διατήρηση, ανάπτυξη

και επιβίωση της ανθρωπότητας και του πλανήτη. Είναι όμως και το πλέον

ευαίσθητο και το πρώτο θιγόμενο περιβαλλοντικό συστατικό όσον αφορά την

ποσότητα του, λόγω της υπερκατανάλωσης και την ποιότητα του, λόγω της

ρύπανσης (Κουσούρης, 2008).

Σύμφωνα με την Κοινοτική Οδηγία 2000/60 που καθορίζει το πλαίσιο

της υδατικής πολιτικής της Ευρωπαϊκής Ένωσης με κύριο άξονα την

περιβαλλοντική διάσταση του νερού «Το ύδωρ δεν είναι εμπορικό προϊόν,

Page 25: Μεταπτυχιακή Διατριβή: Το χειμαρρικό περιβάλλον του ποταμού Σπερχειού με το ολοκληρωμένο, υδρολογικό,

Μελέτη του χειμαρρικού περιβάλλοντος του ποταμού Σπερχειού με το ολοκληρωμένο, υδρολογικό, φυσικής βάσης μοντέλο MIKE-SHE και χρήση GIS

Αειφορική ∆ιαχείριση Ορεινών Υδρολεκανών με ευφυή συστήματα και Γ.Σ.Π. 25

αλλά αποτελεί κληρονομιά που πρέπει να προστατεύεται». Η Οδηγία στοχεύει

στην αναχαίτιση οποιασδήποτε περαιτέρω υποβάθμισης και στην επίτευξη

καλής κατάστασης για όλα τα υδάτινα σώματα των κρατών-μελών έως το

2015 και εισάγει νέα κριτήρια για μια ορθολογική οικονομική διαχείριση των

υδατικών πόρων που καθορίζεται από την αρχή της ανάκτησης κόστους,

συνεκτιμώντας τις περιβαλλοντικές επιπτώσεις από τις χρήσεις του νερού

βάσει της αρχής «ο ρυπαίνων πληρώνει», και την αξία του σε συνθήκες

έλλειψης. Το νερό λοιπόν, ως πολύτιμο περιβαλλοντικό αγαθό, πρέπει να

προστατεύεται με κάθε τρόπο, προκειμένου να συνεχίσει να υπάρχει ζωή στη

φύση και να συντηρείται η οικολογική ισορροπία, ενώ οφείλει να έχει

λελογισμένη χρήση.

Το νερό αποτελεί κοινωνικό αγαθό με την έννοια της παραδοχής του

αναφαίρετου κοινωνικού δικαιώματος στη χρήση του. Η παραδοχή αυτή

απένειμε μια μορφή κοινωνικής δικαιοσύνης, καθώς συνετέλεσε στο να

αποκτήσουν πρόσβαση σε νερό ικανής ποσότητας και ικανοποιητικής

ποιότητας, ισότιμα, όλοι οι κάτοικοι της γης, χωρίς κοινωνικούς, οικονομικούς

ή άλλους αποκλεισμούς. Ωστόσο, η κοινωνική θεώρηση του νερού έρχεται σε

αντίφαση με την προσπάθεια κοστολόγησης του, καθώς ένα κοινωνικό αγαθό

είναι δύσκολο να έχει τιμή που να ικανοποιεί ισότιμα όλους τους χρήστες

(Κολοκυθά, 2000).

Στο παρελθόν η οικονομική διάσταση του νερού είχε παραβλεφθεί. Το

γεγονός ότι λογιζόταν ως φυσικό αγαθό σε επάρκεια σε συνδυασμό με τη

σχεδόν δωρεάν προσφορά του, οδήγησε τους χρήστες στην υποτίμηση της

περιβαλλοντικής του αξίας, στη σπατάλη του και στην ποιοτική του

υποβάθμιση. Σήμερα, δεδομένου ότι το νερό βρίσκεται σε ανεπάρκεια σε

πολλές περιοχές, η αναγνώριση της πλήρους αξίας του είναι επιβεβλημένη και

αποτελεί εγγύηση για τη βιώσιμη διαχείριση, διατήρηση και προστασία του.

Η πλήρης αξία του νερού υπολογίζεται με τον υπολογισμό και την

ένταξη στην οικονομική αξιολόγηση του άμεσου κόστους, του κόστους

ευκαιρίας και του περιβαλλοντικού κόστους. Το άμεσο κόστος έχει τη μορφή

Page 26: Μεταπτυχιακή Διατριβή: Το χειμαρρικό περιβάλλον του ποταμού Σπερχειού με το ολοκληρωμένο, υδρολογικό,

Μελέτη του χειμαρρικού περιβάλλοντος του ποταμού Σπερχειού με το ολοκληρωμένο, υδρολογικό, φυσικής βάσης μοντέλο MIKE-SHE και χρήση GIS

Αειφορική ∆ιαχείριση Ορεινών Υδρολεκανών με ευφυή συστήματα και Γ.Σ.Π. 26

του κόστους κεφαλαίου, του κόστους εργασίας και του κόστους των

διοικητικών και άλλων ρυθμίσεων που είναι απαραίτητες για τη συλλογή,

μεταφορά, επεξεργασία και διανομή του νερού και αποτελεί μέχρι σήμερα τη

συνήθη πρακτική, μιας και η τελική τιμή του νερού υπολογίζεται αποκλειστικά

βάσει των δαπανών αξιοποίησης του, αγνοώντας οτιδήποτε σχετίζεται με την

αξία αυτού καθαυτού του φυσικού πόρου. Το κόστος ευκαιρίας, αντιστοιχεί

στην πλέον πολύτιμη εναλλακτική χρήση του νερού αποκαθιστώντας, όταν

λαμβάνεται υπόψη, την ισχύ του οικονομικού νόμου της ζήτησης και της

προσφοράς και, τέλος, το περιβαλλοντικό κόστος, με τη μορφή των

διαφυγόντων κερδών, εξαιτίας της εξάντλησης ή της υποβάθμισης του νερού,

αποδίδει στο φυσικό πόρο την περιβαλλοντική του αξία, συμπληρώνοντας την

κοστολόγηση του σύμφωνα με την πλήρη αξία του.

Αυτό που θα κρίνει πάντως την επιτυχία της πολιτικής κοστολόγησης

του νερού, σύμφωνα με την πλήρη αξία του, είναι το κατά πόσο θα επιτευχθεί

να γίνει κοινή συνείδηση στους πολίτες, ότι δεν αποτελεί ένα ακόμη

εισπρακτικό μέσο του κράτους και ότι δε στοχεύει πουθενά αλλού, παρά μόνο

στην προστασία του πολύτιμου φυσικού αγαθού από το σπατάλη χρήση και

την ποιοτική υποβάθμιση. Η προβολή του κοινωνικού χαρακτήρα του τελικού

στόχου, που είναι η βελτίωση της ποιότητας και των συνθηκών της ζωής,

καθώς και του γεγονότος της αποκατάστασης της σημερινής κοινωνικής

αδικίας (άλλοι σπαταλούν και ρυπαίνουν το νερό και άλλοι αναγκάζονται να

πληρώνουν για να το μεταφέρουν από μακριά ή να το καθαρίζουν), είναι

στοιχεία που θα πρέπει να αξιοποιηθούν κατάλληλα για την υιοθέτηση μιας

σύγχρονης πολιτικής νερού (Μυλόπουλος, 2008).

Το νερό, εκτός από τη σημασία του ως παράγοντας που καθορίζει την

ποιότητα του περιβάλλοντος και την κοινωνική του σημασία, έχει έντονη

αναπτυξιακή διάσταση. Καθορίζει τη δυνατότητα ή την αδυναμία επέκτασης

των παραγωγικών δραστηριοτήτων, προσδιορίζοντας πολλές φορές και αυτήν

την αποδοτικότητα τους. Το νερό, ως οικονομικό αγαθό, για να παραχθεί

χρειάζεται την πραγματοποίηση επενδύσεων. Οι επενδύσεις που γίνονται για

την παραγωγή και αξιοποίηση του νερού, ανάλογα με τη χρήση στην οποία θα

Page 27: Μεταπτυχιακή Διατριβή: Το χειμαρρικό περιβάλλον του ποταμού Σπερχειού με το ολοκληρωμένο, υδρολογικό,

Μελέτη του χειμαρρικού περιβάλλοντος του ποταμού Σπερχειού με το ολοκληρωμένο, υδρολογικό, φυσικής βάσης μοντέλο MIKE-SHE και χρήση GIS

Αειφορική ∆ιαχείριση Ορεινών Υδρολεκανών με ευφυή συστήματα και Γ.Σ.Π. 27

διατεθεί, διακρίνονται σε επενδύσεις ύδρευσης (οικιακής χρήσης), άρδευσης

(γεωργία) και σε επενδύσεις λοιπών οικονομικών δραστηριοτήτων

(βιομηχανική χρήση και παραγωγή ενέργειας). Αποβλέπουν στην αξιοποίηση

του νερού σε μία ή/και περισσότερες χρήσεις (ύδρευση και άρδευση,

παραγωγή ενέργειας και άρδευση, παραγωγή ενέργειας, άρδευση και ύδρευση

κ.λπ.) και έχουν άμεσα κοινωνικοοικονομικά οφέλη που αφορούν στη μείωση

του κόστους παραγωγής και τη βελτίωση της ποιότητας των παραγόμενων

προϊόντων (κυρίως των γεωργικών), στην ανάπτυξη παραγωγικών τομέων

όπως ο τουρισμός, ενώ εμμέσως ενισχύεται η απασχόληση και τα εισοδήματα

(Μουλαΐδου και Τσακαλίδου, 2004).

2.4 Επιφανειακοί υδατικοί πόροι

Στο ισοζύγιο προσφοράς και ζήτησης υδατικών πόρων, το σκέλος της

προσφοράς περιλαμβάνει το τεχνικοοικονομικά διαθέσιμο υδατικό δυναμικό

και ο προσδιορισμός του είναι απαραίτητος προκειμένου να ληφθούν οι

τελικές αποφάσεις για την κατασκευή αναγκαίων υδραυλικών έργων. Η έννοια

των οικονομικά εκμεταλλεύσιμων υδατικών πόρων κινείται μέσα σε ευρέως

κυμαινόμενα όρια, αλλά όταν πρόκειται για την εξασφάλιση πόσιμου νερού

τότε η επιλογή δε γίνεται με βάση την οικονομικότερη λύση αλλά ανεξάρτητα

του απόλυτου κόστους αυτής.

Γενικά το εκμεταλλεύσιμο υδατικό δυναμικό δεν πρέπει να

προσδιορίζεται ανεξάρτητα των αναγκών, οι οποίες είναι απαραίτητο να έχουν

προσδιοριστεί προηγουμένως. Έτσι, η εκτίμηση της τιμής του μεγέθους του

κόστους των έργων και η αναμενόμενη τιμή του νερού για μία συγκεκριμένη

περιοχή γίνεται ευκολότερη, ώστε να εκτιμηθούν και οι οικονομικές επιπτώσεις

στην εθνική οικονομία γενικότερα.

Αναλόγως των περιπτώσεων και των συνθηκών της περιοχής ως

διαθέσιμο υδατικό δυναμικό μπορεί να θεωρηθεί και ένα μέρος της θερινής

παροχής του ποταμού, ή αυτό προσαυξημένο με τα νερά που

Page 28: Μεταπτυχιακή Διατριβή: Το χειμαρρικό περιβάλλον του ποταμού Σπερχειού με το ολοκληρωμένο, υδρολογικό,

Μελέτη του χειμαρρικού περιβάλλοντος του ποταμού Σπερχειού με το ολοκληρωμένο, υδρολογικό, φυσικής βάσης μοντέλο MIKE-SHE και χρήση GIS

Αειφορική ∆ιαχείριση Ορεινών Υδρολεκανών με ευφυή συστήματα και Γ.Σ.Π. 28

συγκεντρώνονται σε ταμιευτήρες (φράγματα) μεγάλου κόστους, πολλαπλού

συνήθως σκοπού (ύδρευση, άρδευση, βιομηχανία, ενέργεια), ή, σε οριακές

περιπτώσεις, το περιθωριακό νερό που έχει υποστεί επεξεργασία σε βαθμό

ανάλογο με τη προβλεπόμενη χρήση του.

Στον καθορισμό του εκμεταλλεύσιμου υδατικού δυναμικού καθοριστικό

ρόλο κατέχει η ποιότητα των υδάτων. Είναι προφανές π.χ. ότι ένα νερό που

περιέχει διαλυμένα άλατα σε συγκεντρώσεις άνω των επιτρεπόμενων ορίων δε

μπορεί να χρησιμοποιηθεί ούτε για πόσιμο και ενίοτε, ούτε για αρδεύσεις.

Κατά συνέπεια το διαθέσιμο υδατικό δυναμικό προσδιορίζεται από την

καταλληλότητα που απαιτεί η προβλεπόμενη χρήση του.

Για την πληρότητα της διδασκαλίας πρέπει να αναφερθούν και οι

προσπάθειες που έχουν καταβληθεί και καταβάλλονται για την αύξηση του

υδατικού δυναμικού είτε δια της παρεμβολής στον υδρολογικό κύκλο (π.χ.

δημιουργία βροχοφόρων νεφών), είτε με αφαλάτωση, είτε με

επαναχρησιμοποίηση νερών μετά από ειδική επεξεργασία.

Η εκτίμηση του διαθέσιμου υδατικού δυναμικού αποτελεί το ενεργειακό

σκέλος του ισοζυγίου μεταξύ προσφοράς και ζήτησης. Η εκτίμηση αυτή είναι

εμπειρική και βασίζεται στις παρατηρήσεις που πραγματοποιούνται στους

σταθμούς μετρήσεων, του υδρολογικού και μετεωρολογικού δικτύου. Οι

υδρομετρικές παρατηρήσεις που γίνονται συστηματικά στους ποταμούς επί

σειρά ετών αποτελούν την πλέον ενδιαφέρουσα και την πλέον ασφαλή πηγή

πληροφόρησης. Οι παρατηρήσεις και τα δεδομένα αποκτούν τόσο μεγαλύτερη

βαρύτητα κατά τη στατιστική επεξεργασία όσο μεγαλύτερη είναι η περίοδος

λήψεως αυτών. Επίσης, η καταγραφή εξαιρετικών υδρολογικών φαινομένων

(πλημμύρες, ξηρασίες κ.λπ.) αποτελεί πολύτιμό στοιχείο για την κατάστρωση

σχεδίων αντιμετώπισης τους (Σταματάκος, 2010).

Page 29: Μεταπτυχιακή Διατριβή: Το χειμαρρικό περιβάλλον του ποταμού Σπερχειού με το ολοκληρωμένο, υδρολογικό,

Μελέτη του χειμαρρικού περιβάλλοντος του ποταμού Σπερχειού με το ολοκληρωμένο, υδρολογικό, φυσικής βάσης μοντέλο MIKE-SHE και χρήση GIS

Αειφορική ∆ιαχείριση Ορεινών Υδρολεκανών με ευφυή συστήματα και Γ.Σ.Π. 29

2.5 Υπόγειοι υδατικοί πόροι

Τα εκμεταλλεύσιμα υπόγεια νερά εκφράζονται από τον όγκο των

υδάτων που τεχνοοικονομικά είναι διαθέσιμος για μια χρονική περίοδο,

συγκεκριμένη ή άνευ ορίων. Τα νερά αυτά πρέπει να ανταποκρίνονται στην

επιθυμητή ποσότητα.

Στο ισοζύγιο λοιπόν προσφοράς – ζήτησης πρέπει να προστεθεί και ο

ανωτέρω όγκος των υπόγειων υδάτων ώστε να προκύψει το συνολικό

διαθέσιμο υδατικό δυναμικό σαν άθροισμα των δυναμικών των επιφανειακών

και των υπόγειων υδάτων.

Κατά την εκτίμηση των εκμεταλλεύσιμων όγκων των υπόγειων υδάτων

πρέπει να λαμβάνονται υπ’ όψιν τα παρακάτω στοιχεία:

Ο όγκος του νερού που περιέχεται, υπό φυσικές συνθήκες,

μέσα στους πόρους και στις ρωγμές των υδροφορέων και είναι

δυνατόν να εκμεταλλευθεί.

Το ποσοστό εμπλουτισμού του υδροφορέα υπό φυσικές

συνθήκες.

Οι συμπληρωματικοί υδατικοί πόροι (κατείσδυση από την κοίτη

των ποταμών ή από πλημμυρισμένες περιοχές, καθώς και

τροφοδοσία των ποταμών από υπόγεια νερά)

Η μείωση της εξάτμισης των υπόγειων υδάτων σαν συνάρτηση

της πτώσης της στάθμης του υδροφόρου ορίζοντα λόγω

άντλησης ή εκροής υπό μορφή πηγών.

Η χρησιμοποίηση των υπόγειων νερών εξαρτάται από το ρυθμό με τον

οποίο αυτά μπορεί να αντλούνται από μία συγκεκριμένη λεκάνη, κατά τη

διάρκεια μιας αντιπροσωπευτικής χρονικής περιόδου, χωρίς τον κίνδυνο να

Page 30: Μεταπτυχιακή Διατριβή: Το χειμαρρικό περιβάλλον του ποταμού Σπερχειού με το ολοκληρωμένο, υδρολογικό,

Μελέτη του χειμαρρικού περιβάλλοντος του ποταμού Σπερχειού με το ολοκληρωμένο, υδρολογικό, φυσικής βάσης μοντέλο MIKE-SHE και χρήση GIS

Αειφορική ∆ιαχείριση Ορεινών Υδρολεκανών με ευφυή συστήματα και Γ.Σ.Π. 30

προκληθεί σημαντική μεταβολή στα αποθέματα τους. Όταν προκαλείται

υποβιβασμός της στάθμης, αυξάνονται οι υπόγειες εισροές, περιορίζονται οι

υπόγειες εκροές, αυξάνεται ο εμπλουτισμός από τα υδρορεύματα, ενώ τέλος

οι απώλειες από την εξατμισοδιαπνοή ελαττώνονται κι αυτές. Τα αντίθετα

αποτελέσματα θα υπάρξουν αν ανυψωθεί η στάθμη του υπόγειου νερού.

Έτσι, σε περιοχές με επαρκή εμπλουτισμό (π.χ. Θεσσαλική πεδιάδα) όσο

μεγαλύτερη είναι η ανάπτυξη των υπόγειων νερών, τόσο μεγαλύτερος γίνεται

ο βαθμός χρήσης, ο οποίος όμως σε αυτή την περίπτωση ελέγχεται και

υπόκειται σε οικονομικούς και νομικούς περιορισμούς αν χρειασθεί.

Η μεγιστοποίηση του βαθμού χρήσης μπορεί να γίνει όχι μόνο με την

αύξηση της αντλούμενης παροχής, αλλά και με την αναδιάταξη των

γεωτρήσεων και του προγράμματος άντλησης. Η τοποθέτηση των

υδρογεωτρήσεων κοντά στις πηγές εμπλουτισμού συνεπάγεται σχετική

αύξηση των απολήψεων, χωρίς να μεγαλώνουν επιπλέον τα βάθη άντλησης.

Για τη μελέτη της δίαιτας των υπόγειων νερών είναι απαραίτητη η

γνώση των γεωλογικών συνθηκών του υδροπερατού μέσου εντός του οποίου

ρέει το υπόγειο νερό καθώς και των υδραυλικών χαρακτηριστικών της

υπόγειας ροής (πορώδες, υδραυλική αγωγιμότητα, παροχετευτικότητα, ειδική

απόδοση, αποθηκευτικότητα κ.λπ.). Η παρουσία υπόγειου νερού σε ένα

σχηματισμό είναι συνέπεια ενός καθορισμένου συνδυασμού κλιματικών,

υδρολογικών, γεωλογικών, τοπογραφικών, οικολογικών και εδαφολογικών

παραγόντων, οι οποίοι όλοι μαζί αποτελούν ένα ολοκληρωμένο δυναμικό

σύστημα. Όλοι οι παράγοντες αυτοί συνδέονται μεταξύ τους κατά τέτοιο

τρόπο, ώστε ο καθένας από αυτούς να μπορεί να χρησιμεύει σα δείκτης των

τοπικών συνθηκών του καθεστώτος των υπόγειων νερών. Επίσης είναι

φανερό ότι το καθεστώς των υπόγειων νερών πρέπει να αντιμετωπίζεται σαν

ένα δυναμικό σύστημα, όπου συχνά υπάρχει ανακύκλωση του νερού

(κατείσδυση – επανεμφάνιση στην επιφάνεια).

Οι εκμεταλλεύσιμοι υπόγειοι υδατικοί πόροι μπορούν να ενισχυθούν

με τη βοήθεια τεχνικών έργων, τα οποία έχουν σκοπό να εμπλουτίσουν τα

Page 31: Μεταπτυχιακή Διατριβή: Το χειμαρρικό περιβάλλον του ποταμού Σπερχειού με το ολοκληρωμένο, υδρολογικό,

Μελέτη του χειμαρρικού περιβάλλοντος του ποταμού Σπερχειού με το ολοκληρωμένο, υδρολογικό, φυσικής βάσης μοντέλο MIKE-SHE και χρήση GIS

Αειφορική ∆ιαχείριση Ορεινών Υδρολεκανών με ευφυή συστήματα και Γ.Σ.Π. 31

υπόγεια νερά με την προσθήκη υδάτων της επιφανειακής απορροής (π.χ.

τάφροι διήθησης, λεκάνες διήθησης, φρεάτια πίεσης, δημιουργία κενών με

άντληση μέσα στα οποία διηθείται το νερό των υδατορευμάτων κατά την

διάρκεια των πλημμυρών κ.α.). Αυτό το είδος των έργων αποδεικνύεται

μεγάλης σημασίας σε περιοχές, όπου τα υπόγεια νερά είναι ανεπαρκή προς

κάλυψη των αναγκών και όπου οι φυσικές συνθήκες (υδρολογικές και

υδρογεωλογικές) είναι ευνοϊκές για την κατασκευή τους.

Έτσι μπορούν να δημιουργηθούν τεχνητοί ταμιευτήρες υπόγειων

νερών. Οι υπολογισμοί ης χωρητικότητας και του τρόπου πλήρωσης αυτών

γίνεται με υδροδυναμικές μεθόδους (μοντέλα ή αναλυτικές μέθοδοι)

(Ρομπόκα, 2009).

2.6 Γενικές αρχές διαχείρισης υδατικών πόρων

Η άνιση κατανομή των διαθέσιμων υδατικών πόρων σε χωροχρονικό

επίπεδο, οι ολοένα αυξανόμενες ανάγκες σε υδατικό για διάφορες χρήσεις, η,

διαρκώς, αυξανόμενη απειλή υδατικών ελλειμμάτων και ποιοτικής

υποβάθμισης των υδατικών συστημάτων, οι λειψυδρίες και ξηρασίες, οι

ρυπάνσεις και μολύνσεις, καθιστούν το θέμα της υδατικής διαχείρισης, ως

πρωτεύων και κυριαρχικό (Στουρνάρας, 2007).

Η ∆ιαχείριση Υδατικών Πόρων (∆ΥΠ), ως επιστημονική προσέγγιση,

αλλά και ως επιχειρησιακή πρακτική, βρίσκεται σε άμεση συσχέτιση και

εμπλέκεται ενεργά με τη διαδικασία της ανάπτυξης, αλλά και με εκείνη της

περιβαλλοντικής πολιτικής. Αυτό είναι φυσικό, καθώς το νερό είναι από τα

πλέον πολύτιμα και ευαίσθητα περιβαλλοντικά αγαθά, ως ανανεώσιμος

φυσικός πόρος, ενώ συγχρόνως συμμετέχει ενεργά στην αναπτυξιακή

διαδικασία, αποτελώντας προϋπόθεση για κάθε μορφή οικονομικής ανάπτυξης

(Μυλόπουλος, 2000).

Στη διεθνή βιβλιογραφία, απαντώνται περισσότεροι του ενός ορισμοί

της ∆ΥΠ. Σύμφωνα με το Ν. 1739/1987 του ΥΒΕΤ ως διαχείριση υδατικών

Page 32: Μεταπτυχιακή Διατριβή: Το χειμαρρικό περιβάλλον του ποταμού Σπερχειού με το ολοκληρωμένο, υδρολογικό,

Μελέτη του χειμαρρικού περιβάλλοντος του ποταμού Σπερχειού με το ολοκληρωμένο, υδρολογικό, φυσικής βάσης μοντέλο MIKE-SHE και χρήση GIS

Αειφορική ∆ιαχείριση Ορεινών Υδρολεκανών με ευφυή συστήματα και Γ.Σ.Π. 32

πόρων, νοείται το σύνολο των μέτρων και των δραστηριοτήτων που πρέπει να

αναπτύσσονται για την κάλυψη των αναγκών σε νερό. Ο Grigg (1996) ορίζει

ως διαχείριση υδατικών πόρων την εφαρμογή μέτρων (κατασκευαστικών και

μη) για τον έλεγχο των συστημάτων υδατικών πόρων (φυσικών και τεχνητών)

προς όφελος του ανθρώπου και του περιβάλλοντος. Σύμφωνα με τον

Καραβίτη (2005) ένας πλήρης ορισμός της διαχείρισης υδατικών πόρων είναι

αυτός όπου διαχείριση των υδατικών πόρων περιέχει όλες τις οργανωμένες

δραστηριότητες, σχετικά με την ανάπτυξη, διατήρηση, προστασία και τον

έλεγχο προστασίας των υδατικών πόρων και των έργων τους, κάτω από όλες

τις συνθήκες, με την ταυτόχρονη προστασία του περιβάλλοντος και την

αειφορία του πόρου. Η διαχείριση δηλαδή πρέπει να είναι προετοιμασμένη για

όλα τα πιθανά συμβάντα και αυτό καθορίζει και τον βαθμό επιτυχίας της

(Καραβίτης, 2005).

Η Διαχείριση Υδατικών Πόρων (∆ΥΠ) έχει ως στόχους:

Την προμήθεια νερού επαρκούς ποσότητας και κατάλληλης ποιότητας

για την ικανοποίηση των διαφόρων αναγκών

Την προστασία των υδατικών πόρων από τη ρύπανση

Τη διατήρηση των οικοσυστημάτων και του φυσικού περιβάλλοντος

Τη προστασία από τα ακραία φαινόμενα (πλημμύρες/ξηρασίες)

Τη μεγιστοποίηση της αποδοτικότητας των υδατικών πόρων

Τη μέριμνα για τη διατήρηση των αναγκαίων αποθεμάτων στο μέλλον

και την αποφυγή μη αναστρέψιμων επεμβάσεων, και

Τη διατήρηση υψηλού επιπέδου αξιοπιστίας (περιορισμός της

αβεβαιότητας) (Κουτσογιάννης, 2007).

Page 33: Μεταπτυχιακή Διατριβή: Το χειμαρρικό περιβάλλον του ποταμού Σπερχειού με το ολοκληρωμένο, υδρολογικό,

Μελέτη του χειμαρρικού περιβάλλοντος του ποταμού Σπερχειού με το ολοκληρωμένο, υδρολογικό, φυσικής βάσης μοντέλο MIKE-SHE και χρήση GIS

Αειφορική ∆ιαχείριση Ορεινών Υδρολεκανών με ευφυή συστήματα και Γ.Σ.Π. 33

Βασικοί κανόνες της ∆ΥΠ είναι η ισομερής κατανομή μεταξύ των

χρηστών με βάση αντικειμενικά κριτήρια, η οικονομική βελτιστοποίηση της

χρήσης του νερού σήμερα και στο μέλλον, η αποφυγή βλαβών και άλλων

αρνητικών συνεπειών (καταστροφή πόρων και περιβάλλοντος) και η

βιωσιμότητα της ανάπτυξης (Μαμάσης, 2007).

Βασικό υπόβαθρο για την επίτευξη αποτελεσματικής διαχείρισης,

αποτελεί το ανθρώπινο δυναμικό και η τεχνολογική υποδομή, ενώ απαραίτητη

είναι και η κατάλληλη υλικοτεχνική υποδομή, με την υιοθέτηση σύγχρονων

τεχνολογιών και αντιλήψεων. Βάσεις δεδομένων, επαρκείς και ενημερωμένες

με τα απαραίτητα δεδομένα, κατάλληλο λογισμικό για τη διαχείριση της

πρωτογενούς πληροφορίας, βαθμονομημένα ομοιώματα για την προσομοίωση

των φυσικών διεργασιών και την ανάπτυξη σεναρίων και γεωγραφικά

συστήματα πληροφοριών για την προσομοίωση της χωρικής μεταβλητότητας

των συνιστωσών είναι μερικά μόνο από τα απαραίτητα στοιχεία που

συνθέτουν το πλαίσιο πάνω στο οποίο θα αναπτυχθούν οι δράσεις και οι

ενέργειες με σκοπό τη διαχείριση (Βαράνου κ.α., 2005).

Σύμφωνα με τον Ασημακόπουλο (2008) τα βασικά εργαλεία για την

ορθολογική διαχείριση της ζήτησης νερού είναι τα εξής:

Επιβολή (νομοθεσία, αυστηρές προδιαγραφές, πρότυπα)

Ενθάρρυνση (υποστήριξη των καταναλωτών για την ορθολογική

χρήση του νερού)

Τεχνολογία και Σχεδιασμός (διαχείριση διαρροών και

ελαχιστοποίηση απωλειών, μέτρηση κατανάλωσης, μείωση πίεσης,

μειωτές ροής)

Οικονομικά εργαλεία (οικονομικά κίνητρα και αντικίνητρα -

τιμολόγηση)

Page 34: Μεταπτυχιακή Διατριβή: Το χειμαρρικό περιβάλλον του ποταμού Σπερχειού με το ολοκληρωμένο, υδρολογικό,

Μελέτη του χειμαρρικού περιβάλλοντος του ποταμού Σπερχειού με το ολοκληρωμένο, υδρολογικό, φυσικής βάσης μοντέλο MIKE-SHE και χρήση GIS

Αειφορική ∆ιαχείριση Ορεινών Υδρολεκανών με ευφυή συστήματα και Γ.Σ.Π. 34

Εκπαίδευση (πρόσβαση σε δεδομένα, πληροφόρηση, ενημέρωση και

ευαισθητοποίηση καταναλωτών).

Για να θεωρηθεί ολοκληρωμένος ένας αναπτυξιακός σχεδιασμός, είτε σε

επίπεδο χώρας, είτε σε επίπεδο περιφερειακό, επιβάλλεται να είναι ενταγμένη

σε αυτόν μια στρατηγική διαχείρισης υδατικών πόρων, κεντρικά και

περιφερειακά. Απαιτείται δε, ενεργός συμμετοχή όλων των εμπλεκομένων

κρατικών φορέων και όλων των ενδιαφερομένων στη διαδικασία λήψης

αποφάσεων. Μια αποτελεσματική διαχείριση προάγει, ανάμεσα σε άλλα, τη

διατήρηση των υπαρχόντων φυσικών υδατικών συστημάτων, τη σχεδιασμένη

επαναχρησιμοποίηση των υδάτινων πόρων, την αναβάθμιση της ποιότητας

των υδάτινων πόρων και τη διαχείριση της ζήτησης του νερού με σκοπό την

εξοικονόμηση (Βαράνου κ.α., 2005).

2.7 Υδατικά προβλήματα

Παρά το γεγονός ότι οι διαθέσιμοι υδατικοί πόροι είναι επαρκείς για την

κάλυψη των συνολικών υδατικών αναγκών του πλανήτη, η ανομοιόμορφη

κατανομή τους δημιουργεί ανισότητες και έχει πυροδοτήσει δεκάδες διαμάχες

σε ολόκληρο τον κόσμο. Η Ασίας, η ήπειρος που φιλοξενεί το 60% του

παγκόσμιου πληθυσμού, κατέχει το 36% του συνολικού νερού που καταλήγει

στις λίμνες και τα ποτάμια. Αντίθετα ο ποταμός Αμαζόνιος περιέχει το 15%

του συνολικού νερού των ποταμών, μόνο όμως το 0,4% του παγκόσμιου

πληθυσμού έχει πρόσβαση, λόγω γεωγραφικής θέσης, στη χρήση του. Η

ανομοιόμορφη κατανομή ισχύει και για τις βροχοπτώσεις με ορισμένες

περιοχές της γης να είναι σχεδόν πάντοτε ξηρές, και άλλες, παρότι δεν είναι

ξηρές, να πλήττονται κατά καιρούς από περιόδους ξηρασίας (Γκούνδρας,

2007).

Τα βασικά υδατικά ζητήματα που απασχολούν σήμερα κράτη και

διεθνής οργανισμούς είναι τα εξής:

Page 35: Μεταπτυχιακή Διατριβή: Το χειμαρρικό περιβάλλον του ποταμού Σπερχειού με το ολοκληρωμένο, υδρολογικό,

Μελέτη του χειμαρρικού περιβάλλοντος του ποταμού Σπερχειού με το ολοκληρωμένο, υδρολογικό, φυσικής βάσης μοντέλο MIKE-SHE και χρήση GIS

Αειφορική ∆ιαχείριση Ορεινών Υδρολεκανών με ευφυή συστήματα και Γ.Σ.Π. 35

Λειψυδρία

Μόλυνση των υδροφόρων οριζόντων

Ορθολογική διαχείριση υδατικών πόρων

Ένας στους έξι ανθρώπους παγκοσμίως (πάνω από 1,1 δις) δεν έχει

πρόσβαση σε νερό, την ίδια στιγμή που ένας στους τρεις πίνει νερό που

προέρχεται από εγκαταστάσεις που δεν πληρούν τις βασικές προϋποθέσεις

υγιεινής (Σύλλας, 2007).

Ως λειψυδρία καλείται η περιστασιακή ή μονιμότερη έλλειψη νερού σε

σχέση πάντα με τη χρήση, την κατάχρηση και τις πάσης μορφής απώλειες

(Τσακίρης, 2008). Το φαινόμενο της λειψυδρίας σημειώνεται όταν οι

ποσότητες νερού που αφαιρούνται από τις λίμνες, τα ποτάμια ή το υπέδαφος

είναι τόσο μεγάλες, ώστε οι προμήθειες νερού δεν επαρκούν πλέον για την

ικανοποίηση των ανθρώπινων αναγκών ή των αναγκών του οικοσυστήματος.

Μιλώντας με αριθμούς, η λειψυδρία, έχει οριστεί ως η κατάσταση κατά την

οποία η διαθεσιμότητα νερού σε μία χώρα ή μια περιοχή είναι μικρότερη των

1000 m3/άτομο/έτος (MIO-ECSDE, 2007). Σε έναν Ισλανδό αντιστοιχούν

ετησίως 708.000 m3 νερού, σε έναν Έλληνα 3.000 m3 και σε έναν Αιγύπτιο 30

m3 (Σταμάτη, 2005).

Οι άνθρωποι στις αναπτυγμένες χώρες καταναλώνουν καθημερινά κατά

μέσο όρο περίπου 10 φορές περισσότερο νερό από εκείνους στις

αναπτυσσόμενες. Υπολογίζεται ότι ο μέσος καταναλωτής των αναπτυγμένων

χωρών χρησιμοποιεί την ημέρα άμεσα ή έμμεσα 500-800 λίτρα νερό (300 m3

ετησίως). Στις μεγάλες πόλεις, η κατανάλωση νερού υπολογίζεται σε 300-600

λίτρα ανά άτομο την ημέρα με το αντίστοιχο ποσό στις μικρές πόλεις να είναι

100-150 λίτρα. Στις αναπτυσσόμενες χώρες στην Ασία, την Αφρική και τη

Λατινική Αμερική, η δημόσια κατανάλωση νερού αντιπροσωπεύει 50-100 λίτρα

ανά άτομο την ημέρα (30 m3 ετησίως), ενώ σε περιοχές με ανεπαρκείς

Page 36: Μεταπτυχιακή Διατριβή: Το χειμαρρικό περιβάλλον του ποταμού Σπερχειού με το ολοκληρωμένο, υδρολογικό,

Μελέτη του χειμαρρικού περιβάλλοντος του ποταμού Σπερχειού με το ολοκληρωμένο, υδρολογικό, φυσικής βάσης μοντέλο MIKE-SHE και χρήση GIS

Αειφορική ∆ιαχείριση Ορεινών Υδρολεκανών με ευφυή συστήματα και Γ.Σ.Π. 36

υδατικούς πόρους το ποσό αυτό ενδέχεται να μην ξεπερνά ημερησίως τα 10-

40 λίτρα (Μεσόγειος SOS, 2008).

Στον πλανήτη κατοικούν 7 δισεκατομμύρια άνθρωποι, αριθμός

διπλάσιος από ότι το 1960, ο οποίος το 2050 αναμένεται να παρουσιάσει

αύξηση της τάξεως του 45% και να φτάσει τα 9,4 δις. Η αύξηση του

πληθυσμού της γης, σε συνδυασμό με την αλλαγή των συνηθειών διαβίωσης,

δημιουργούν δύο αντιφατικές τάσεις: τη συνεχή μείωση των κατά κεφαλήν

διαθέσιμων υδατικών πόρων, εξαιτίας της αύξησης του πληθυσμού από το μία

πλευρά, και τη διαρκή αύξηση των κατά κεφαλήν υδατικών απαιτήσεων, ως

αποτέλεσμα της αλλαγής των συνθηκών διαβίωσης από την άλλη (ΑΣ∆Α,

2008).

Το νερό, εκτός από απαραίτητο για τη συντήρηση της ίδιας της ζωής,

είναι πρωταρχικής σημασίας για μεγάλο πλήθος εξόχως σημαντικών

δραστηριοτήτων του ανθρώπου, από τη γεωργία και τη βιομηχανική

ανάπτυξη, μέχρι τον τουρισμό και την παραγωγή ενέργειας. Η επέκταση και

εντατικοποίηση των αρδεύσεων, με την εισαγωγή σύγχρονων υδροφόρων

καλλιεργειών και την εφαρμογή σπάταλων, σε νερό, αρδευτικών μεθόδων

στον αγροτικό τομέα και οι αυξημένες σε νερό απαιτήσεις επεξεργασίας των

προϊόντων στο βιομηχανικό τομέα, επαληθεύουν τη μεγάλη αλλαγή που έχει

επιτελεσθεί στη διάρκεια των τελευταίων δεκαετιών στην υδατική ζήτηση.

Στο μέλλον εκτιμάται ότι θα υπάρξει περαιτέρω αύξηση των υδατικών

αναγκών για τη γεωργία, την παροχή πόσιμου νερού, τις υπηρεσίες υγιεινής,

τη λειτουργία βιομηχανιών και την τροφοδότηση των πόλεων. Κατά συνέπεια,

το έλλειμμα στο υδατικό ισοζύγιο προσφοράς-ζήτησης ενδέχεται να αυξηθεί

ακόμα περισσότερο, απειλώντας την παγκόσμια οικονομική και κοινωνική

ανάπτυξη και περιβαλλοντική βιωσιμότητα (Μεσόγειος SOS, 2008).

Έτσι αν το 2000, 508.000.000 άνθρωποι αντιμετώπιζαν προβλήματα

λειψυδρίας, σύμφωνα με έκθεση του World Resources Institute, ο αριθμός

αυτός το 2025 θα επταπλασιαστεί και θα φτάσει τα 3,5 δις, ενώ το 2050,

εκτιμάται ότι 4,2 δις άνθρωποι (πάνω από το 45% του παγκόσμιου

Page 37: Μεταπτυχιακή Διατριβή: Το χειμαρρικό περιβάλλον του ποταμού Σπερχειού με το ολοκληρωμένο, υδρολογικό,

Μελέτη του χειμαρρικού περιβάλλοντος του ποταμού Σπερχειού με το ολοκληρωμένο, υδρολογικό, φυσικής βάσης μοντέλο MIKE-SHE και χρήση GIS

Αειφορική ∆ιαχείριση Ορεινών Υδρολεκανών με ευφυή συστήματα και Γ.Σ.Π. 37

πληθυσμού) θα στερούνται της ελάχιστης απαιτούμενης ποσότητας νερού

(50 λίτρα την ημέρα) για την επιβίωση και την ατομική τους καθαριότητα

(Τζαμτζής, 2008).

Το φαινόμενο του θερμοκηπίου, που προήλθε από τις υψηλές εκπομπές

των αεριών καύσης εξαιτίας της έντονης αναπτυξιακής δραστηριότητας των

πλούσιων χωρών του βορρά στους τομείς της βιομηχανίας, της παραγωγής

ενέργειας και των μεταφορών, προκάλεσε την υπερθέρμανση του πλανήτη, η

οποία με τη σειρά της οδήγησε σε απορρύθμιση του κλίματος. Η

απορρύθμιση του κλίματος έχει άμεσο αντίκτυπο σε οτιδήποτε σχετίζεται με

το νερό. Μάλιστα η κλιματική αλλαγή εκτιμάται ότι θα επιφέρει στις περιοχές

της Βόρειας και Κεντρικής Ευρώπης αύξηση του μέσου ύψους της βροχής,

στις περιοχές της Μεσογείου συχνότερη εμφάνιση ακραίων φαινομένων με τη

μορφή της εναλλαγής ξηρών και υγρών περιόδων και στις περιοχές του τρίτου

κόσμου αύξηση της ανομβρίας. Γίνεται λοιπόν εύκολα αντιληπτό ότι σε

συνθήκες κλιματικής αλλαγής, αναμένεται έξαρση των φαινομένων

λειψυδρίας στις αναπτυσσόμενες χώρες (Μυλόπουλος, 2007).

Στα προβλήματα της λειψυδρίας και των απαιτήσεων του αυξανόμενου

πληθυσμού, έρχεται να προστεθεί το πρόβλημα της μόλυνσης. Υπολογίζεται

ότι η ποσότητα των λυμάτων (οικιακών και βιομηχανικών) που καταλήγει

κάθε χρόνο στους ποταμούς του πλανήτη, ισοδυναμεί με 450 km3. Στην

Αφρική, τα απόβλητα της αναπτυσσόμενης βιομηχανίας καταλήγουν, χωρίς

καμία διεργασία, στα νερά των ποταμών. Στα αναπτυγμένα κράτη πάλι, οι

ποταμοί συχνά δηλητηριάζονται από τοξικές χημικές ουσίες,

συμπεριλαμβανομένων των γεωργικών λιπασμάτων. Στη Βόρεια Αμερική, τη

Νότια Ασία και τις περιοχές του Ειρηνικού τα περισσότερα ποτάμια και λίμνες

έχουν επιβαρυνθεί από νιτρικά άλατα, απόβλητα βιομηχανιών και βαρέα

μέταλλα (μόλυβδος, χρώμιο), ενώ οι 31 ποταμοί που διασχίζουν την Ευρώπη

παρουσιάζουν προβλήματα ρύπανσης, με το 25% αυτών να είναι μολυσμένοι

και ορισμένοι μάλιστα σε τέτοιο βαθμό, ώστε θεωρούνται οικολογικά νεκροί.

Οι ασθένειες που σχετίζονται με το νερό (διαρροϊκές ασθένειες, χολέρα,

τυφοειδής πυρετός) μπορούν να προκαλέσουν ακόμη και θάνατο.

Page 38: Μεταπτυχιακή Διατριβή: Το χειμαρρικό περιβάλλον του ποταμού Σπερχειού με το ολοκληρωμένο, υδρολογικό,

Μελέτη του χειμαρρικού περιβάλλοντος του ποταμού Σπερχειού με το ολοκληρωμένο, υδρολογικό, φυσικής βάσης μοντέλο MIKE-SHE και χρήση GIS

Αειφορική ∆ιαχείριση Ορεινών Υδρολεκανών με ευφυή συστήματα και Γ.Σ.Π. 38

Υπενθυμίζεται ότι περισσότεροι από 400 εκατομμύρια άνθρωποι πάσχουν από

γαστρεντερίτιδα και ακόμη 230 εκατομμύρια από άλλες ασθένειες που

μεταδίδονται με το ακατάλληλο νερό (Καϊτατζής, 2007).

Η μεγάλη αύξηση του πληθυσμού, οι μη αειφόροι μορφές

κατανάλωσης, οι κακές πρακτικές διαχείρισης, η ρύπανση, η ανεπαρκής

επένδυση σε υποδομές και η χαμηλή αποδοτικότητα στη χρήση του νερού,

οδηγούν στην ταχύτατη μείωση των διαθέσιμων υδατικών αποθεμάτων. Η

κατάσταση των παγκόσμιων αποθεμάτων νερού παραμένει σήμερα εξαιρετικά

επισφαλής, ενώ η ανάγκη για την ολοκληρωμένη και βιώσιμη διαχείρισή τους,

επείγει όσο ποτέ άλλοτε. Ο εντοπισμός και η ανάπτυξη νέων πόρων, η

ενίσχυση του θεσμικού δυναμικού και της διακυβέρνησης σε όλα τα επίπεδα,

η περαιτέρω προώθηση της τεχνολογίας, η επιστράτευση υψηλότερου

μεγέθους οικονομικών πόρων και η σωστή εφαρμογή των υπαρχουσών

πρακτικών και γνώσεων είναι ενέργειες που συνθέτουν το πλαίσιο δράσης για

την επιτυχή αντιμετώπιση των κρίσιμων υδατικών ζητημάτων (Μεσόγειος

SOS, 2008).

2.8 Ελληνική Υδατική πραγματικότητα

Το σύνολο των υδατικών πόρων της Ελλάδας, επιφανειακών και

υπόγειων, εκτιμάται στα 69 δις m3, εκ των οποίων τα 49 δις είναι η μέση

ετήσια επιφανειακή απορροή και τα 20 δις οι υπόγειοι υδατικοί πόροι

(∆άνδολος κ.ά., 2008). Συνολικά η Ελλάδα διαθέτει επαρκείς επιφανειακούς

και υπόγειους υδατικούς πόρους. Υπάρχουν, όμως, διάφοροι λόγοι που

μειώνουν σημαντικά την πραγματική διαθέσιμη ποσότητά τους και

δυσκολεύουν την αξιοποίησή τους. Οι κυριότεροι από αυτούς είναι η χωρικά

και χρονικά άνιση κατανομή των υδατικών πόρων, η χωρικά και χρονικά

ανομοιόμορφη κατανομή της ζήτησης ύδατος, η γεωμορφολογία της χώρας,

η εξάρτηση της βόρειας Ελλάδας από διασυνοριακούς ποταμούς (περίπου 13

Gm3/έτος), το μεγάλο ανάπτυγμα ακτών και τα πολλά άνυδρα ή με

Page 39: Μεταπτυχιακή Διατριβή: Το χειμαρρικό περιβάλλον του ποταμού Σπερχειού με το ολοκληρωμένο, υδρολογικό,

Μελέτη του χειμαρρικού περιβάλλοντος του ποταμού Σπερχειού με το ολοκληρωμένο, υδρολογικό, φυσικής βάσης μοντέλο MIKE-SHE και χρήση GIS

Αειφορική ∆ιαχείριση Ορεινών Υδρολεκανών με ευφυή συστήματα και Γ.Σ.Π. 39

ελάχιστους υδατικούς πόρους νησιά. Τα προβλήματα διαθεσιμότητας των

υδατικών πόρων επιτείνουν η σημαντική αύξηση της κατανάλωσης, η μείωση

της εισροής νερών από τις γειτονικές χώρες, η ρύπανση και η εμμονή ακραίων

φαινομένων (ξηρασίες) (Σουφλιάς, 2008).

Οι δύο σημαντικότερες χρήσεις νερού στην Ελλάδα είναι η αστική και η

αγροτική, με την αγροτική να απορροφά τη μερίδα του λέοντος με ποσοστό

86% (το 96% του οποίου αφορά άρδευση και απ' αυτό το 80% χάνεται σε

απώλειες από τον υδρολογικό κύκλο της κάθε περιοχής). Η κατανομή για την

αγροτική χρήση νερού της χώρας έχει ως εξής: το μεγαλύτερο μερίδιο

κατέχει η Θεσσαλία (απορροφά το 25% του «γεωργικού» νερού και

συγκεντρώνει το 21,7% της συνολικής ζήτησης νερού στη χώρα), με την

Ανατολική Στερεά (12,5% της αγροτικής ζήτησης νερού), στη δεύτερη

θέση, και την Κεντρική Μακεδονία (10,5%), στην τρίτη. Το μεγαλύτερο

ποσοστό της αστικής χρήσης απορροφάται στην ύδρευση των μεγάλων

αστικών κέντρων. Στην Ελλάδα την πρωτιά κατέχει η περιοχή της Αττικής,

όπου καταναλώνεται το 4% του συνολικά διαθέσιμου νερού της χώρας,

ποσότητα υπερτριπλάσια της αμέσως επόμενης (Κεντρική Μακεδονία). Ως

προς τις υπόλοιπες «κατευθύνσεις» του νερού, μόλις το 2% των υδάτων

απορροφάται για βιομηχανική χρήση, ενώ στο 1% ανέρχεται το ποσοστό

του νερού που χρησιμοποιείται για την παραγωγή ενέργειας (Τερζής, 2006).

Το υδρολογικό καθεστώς της Ελλάδας παρουσιάζει ιδιαιτερότητες που

διαφοροποιούν σημαντικά τις ανατολικές περιοχές της χώρας, οι οποίες, μαζί

με τα νησιά του Αιγαίου και την Κρήτη, είναι περιοχές ιδιαίτερα

προβληματικές από πλευράς φυσικού εμπλουτισμού, καθώς δέχονται μικρά

ποσά βροχής, πολύ άνισα κατανεμημένα στο χρόνο. Βιώνουν δηλαδή

καταστροφικές πλημμύρες, ιδιαίτερα το χειμώνα, και μεγάλες ξηρασίες το

καλοκαίρι. Η ανισότητα αυτή αναμένεται να αυξηθεί με μια ενδεχόμενη

κλιματική αλλαγή, η οποία θα επιδεινώσει την επικινδυνότητα των πλημμυρών

και παράλληλα τη δριμύτητα της ξηρασίας. Ειδικά για την ξηρασία, οι

περιοχές αυτές βιώνουν ένα καθεστώς «ενδημικής» έλλειψης νερού που,

ανάλογα με τις καιρικές συνθήκες, απασχολεί λιγότερο ή περισσότερο. Για να

Page 40: Μεταπτυχιακή Διατριβή: Το χειμαρρικό περιβάλλον του ποταμού Σπερχειού με το ολοκληρωμένο, υδρολογικό,

Μελέτη του χειμαρρικού περιβάλλοντος του ποταμού Σπερχειού με το ολοκληρωμένο, υδρολογικό, φυσικής βάσης μοντέλο MIKE-SHE και χρήση GIS

Αειφορική ∆ιαχείριση Ορεινών Υδρολεκανών με ευφυή συστήματα και Γ.Σ.Π. 40

μιλήσει όμως κανείς για λειψυδρία, σε μια περιοχή, θα πρέπει να αναφέρεται

συνδυασμένα όχι μόνο στην κατάσταση των υδατικών πόρων, αλλά και στις

χρήσεις του νερού. ∆υστυχώς για την Ελλάδα, οι μεγάλοι χρήστες νερού

βρίσκονται κυρίως στη μειονεκτική, όπως προαναφέρθηκε, από πλευράς

φυσικού εμπλουτισμού, ανατολική και νότια περιοχή της χώρας. Η

ανομοιόμορφη κατανομή των υδατικών πόρων, σε συνδυασμό με την πολύ

υψηλή κατανάλωση νερού που συντελείται σε αυτές τις περιοχές, με ιδιαίτερη

δε ένταση στη Θεσσαλία και στην Αττική, δημιουργούν σχεδόν μόνιμες

συνθήκες διαρκούς επικινδυνότητας έλλειψης νερού και μη κάλυψης της

υδατικής ζήτησης (Μιμίκου, 2001).

Τη διαχείριση των υδατικών πόρων στην Ελλάδα χαρακτηρίζουν η

αλόγιστη χρήση και η ανεξέλεγκτη σπατάλη. Σε κάθε Έλληνα αναλογούν

ετησίως περίπου 400 km3 νερό, όταν ο αντίστοιχος παγκόσμιος μέσος όρος

είναι 240 km3. Καθημερινά χάνονται τεράστιες ποσότητες νερού λόγω των

κακοσυντηρημένων αρδευτικών συστημάτων και της λανθασμένης νοοτροπίας

των Ελλήνων καταναλωτών. Στον αγροτικό τομέα, καταγράφονται απώλειες

νερού της τάξεως του 45%. H μεγάλη σπατάλη νερού στη γεωργία προκύπτει

από έρευνα του Γεωπονικού Πανεπιστημίου, σύμφωνα με την οποία το νερό

που καταναλώνει συνολικά η Ελλάδα ανέρχεται ετησίως σε 25,2 Gm3, από τα

οποία μόλις τα 0,83 Gm3 χρησιμοποιούνται στον οικιακό τομέα. Η

κατανάλωση του νερού που χρησιμοποιείται για άρδευση σήμερα στην

Ελλάδα, συγκριτικά με τις ανάγκες, μπορεί να θεωρηθεί ως «υπεράντληση»,

αφού σπαταλιέται μέχρι και 40% περισσότερο νερό από το απαιτούμενο.

Ωστόσο, η χρήση προηγμένων τεχνολογιών άρδευσης, η ανακύκλωση νερού

και η μείωση των απωλειών στην αποθήκευση, μεταφορά και εφαρμογή του

νερού και ο περιορισμός του χρόνου άρδευσης στο δεκατετράωρο μεταξύ

18.00 και 08.00, αποτελούν σημαντικά στοιχεία αντιμετώπισης της συνεχώς

αυξανόμενης ζήτησης (Γιουρουκέλη, 2008).

Page 41: Μεταπτυχιακή Διατριβή: Το χειμαρρικό περιβάλλον του ποταμού Σπερχειού με το ολοκληρωμένο, υδρολογικό,

Μελέτη του χειμαρρικού περιβάλλοντος του ποταμού Σπερχειού με το ολοκληρωμένο, υδρολογικό, φυσικής βάσης μοντέλο MIKE-SHE και χρήση GIS

Αειφορική ∆ιαχείριση Ορεινών Υδρολεκανών με ευφυή συστήματα και Γ.Σ.Π. 41

2.9 Μοντελοποίηση

2.9.1 Ορισμός Μοντέλου

Όπως αναφέρεται στον Dingman (2002), ένα μοντέλο είναι μία

αναπαράσταση ενός μέρους του φυσικού ή του ανθρωπογενούς

κατασκευασμένου κόσμου, η οποία μπορεί αρχικά να χαρακτηριστεί ως

φυσική, αναλογική, ή μαθηματική (Σχήμα 2.01). Ένα φυσικό μοντέλο είναι μία

μειωμένη έκδοση ενός πραγματικού συστήματος (Brooks, 1991). Σε ένα

αναλογικό μοντέλο, οι παρατηρήσεις μιας διαδικασίας χρησιμοποιούνται για

την προσομοίωση μιας άλλης ανάλογης φυσικής διαδικασίας. Το μαθηματικό

μοντέλο αποτελείται από μια ρητή, διαδοχική σειρά εξισώσεων και

αριθμητικής, αλλά και από λογικά βήματα, η οποία μετατρέπει αριθμητικές

εισροές, σε αριθμητικές εξόδους ( Dingman, 2002). Η ταχεία πρόοδος στην

τεχνολογία των υπολογιστών οδήγησε στην αντικατάσταση των φυσικών και

αναλογικών μοντέλων, από τα μαθηματικά μοντέλα.

Σχήμα 2.01: Ταξινόμηση Μοντέλων (Σταματάκος, 2010)

Page 42: Μεταπτυχιακή Διατριβή: Το χειμαρρικό περιβάλλον του ποταμού Σπερχειού με το ολοκληρωμένο, υδρολογικό,

Μελέτη του χειμαρρικού περιβάλλοντος του ποταμού Σπερχειού με το ολοκληρωμένο, υδρολογικό, φυσικής βάσης μοντέλο MIKE-SHE και χρήση GIS

Αειφορική ∆ιαχείριση Ορεινών Υδρολεκανών με ευφυή συστήματα και Γ.Σ.Π. 42

2.9.2 Υδρολογικό Μοντέλο και συνιστώσες

Το υδρολογικό μοντέλο ορίζεται σαν ένα σύνολο μαθηματικών

εξισώσεων οι οποίες απεικονίζουν κατά προσέγγιση το σύνολο των

αλληλοσυσχετιζόμενων φαινομένων που υπεισέρχονται στη διαδικασία

μετατροπής της βροχής σε απορροή. Σχηματικά ένα υδρολογικό μοντέλο

αναπαρίσταται ως:

Σχήμα 2.02: Γενική αναπαράσταση μοντέλου (Τσακίρης, 1995)

Όπου:

Είσοδος: Μετεωρολογικές μεταβλητές (κατακρημνίσεις, θερμοκρασία,

άνεμος κ.λπ.).

Εξισώσεις συστήματος: Σύνολο μαθηματικών εξισώσεων που

απεικονίζουν τις φυσικές διεργασίες μετατροπής της βροχής σε απορροή

(κατακράτηση, εξατμισοδιαπνοή, διήθηση, επιφανειακή απορροή, ενδιάμεση

απορροή, εδαφική υγρασία, αποθήκευση υπόγειου ορίζοντα). Τα τελευταία

χρόνια, το αυξημένο ενδιαφέρον για τη ρύπανση των επιφανειακών και

υπόγειων νερών, οδήγησε στην εισαγωγή στα υδρολογικά μοντέλα,

αλγορίθμων προσομοίωσης χημικών διαδικασιών.

Έξοδος: Απορροή.

2.9.3 Γενική ταξινόμηση υδρολογικών μοντέλων

Τα μοντέλα βροχόπτωσης-απορροής (Rainfall-Runoff) ταξινομούνται σε

διάφορες κατηγορίες ανάλογα με το είδος των εξισώσεων που περιλαμβάνουν,

το χρονικό τους βήμα, τη λειτουργία τους σε πραγματικό χρόνο κ.λπ.. Ο

Page 43: Μεταπτυχιακή Διατριβή: Το χειμαρρικό περιβάλλον του ποταμού Σπερχειού με το ολοκληρωμένο, υδρολογικό,

Μελέτη του χειμαρρικού περιβάλλοντος του ποταμού Σπερχειού με το ολοκληρωμένο, υδρολογικό, φυσικής βάσης μοντέλο MIKE-SHE και χρήση GIS

Αειφορική ∆ιαχείριση Ορεινών Υδρολεκανών με ευφυή συστήματα και Γ.Σ.Π. 43

πλέον συνήθης διαχωρισμός των μοντέλων είναι πρώτον σε μοντέλα

μεμονωμένου υδρολογικού γεγονότος και συνεχή μοντέλα και δεύτερον

σε ενιαία (lumped) και κατανεμημένα (discrete). Συγκεκριμένα:

1α. Το μοντέλο ενός μεμονωμένου υδρολογικού γεγονότος

περιλαμβάνει ως είσοδο ένα μεμονωμένο γεγονός βροχής και ως έξοδο ένα

υδρογράφημα πλημμύρας (Σχήμα 2.03).

Σχήμα 2.03: Μοντέλο μεμονωμένου υδρολογικού γεγονότος (Τσακίρης, 1995).

1β. Το συνεχές μοντέλο περιλαμβάνει ως είσοδο μια ή περισσότερες

σειρές παρατηρήσεων στο χρόνο (χρονοσειρές) μιας ή περισσότερων

μετεωρολογικών μεταβλητών (Σχήμα 2.04).

Σχήμα 2.04: Συνεχές μοντέλο (Τσακίρης, 1995).

2α. Τα ενιαία ή αδρομερή μοντέλα βασίζονται στην υπόθεση της

ομοιόμορφης κατανομής στην επιφάνεια της λεκάνης απορροής των μεγεθών

εισόδου (βροχόπτωση, κ.λπ.) και εξόδου (απορροή) (Σχήμα 2.05).

Page 44: Μεταπτυχιακή Διατριβή: Το χειμαρρικό περιβάλλον του ποταμού Σπερχειού με το ολοκληρωμένο, υδρολογικό,

Μελέτη του χειμαρρικού περιβάλλοντος του ποταμού Σπερχειού με το ολοκληρωμένο, υδρολογικό, φυσικής βάσης μοντέλο MIKE-SHE και χρήση GIS

Αειφορική ∆ιαχείριση Ορεινών Υδρολεκανών με ευφυή συστήματα και Γ.Σ.Π. 44

Σχήμα 2.05: Ενιαίο μοντέλο (Τσακίρης, 1995).

2β. Τα κατανεμημένα μοντέλα, σε αντίθεση με τα ενιαία, βασίζονται

στην υπόθεση της χωρικής κατανομής των μεγεθών εισόδου και εξόδου στη

λεκάνη απορροής. Τα μοντέλα αυτά περιλαμβάνουν το διαχωρισμό της

λεκάνης σε τμήματα με ανομοιόμορφα τοπογραφικά ή άλλα χαρακτηριστικά

(Σχήμα 2.06).

Σχήμα 2.06: Κατανεμημένο μοντέλο (Τσακίρης, 1995).

2.9.4 Ταξινόμηση συνεχών υδρολογικών μοντέλων

Τα συνεχή μοντέλα βροχόπτωσης-απορροής (Rainfall-Runoff) μπορούν

να ταξινομηθούν με βάση δύο κριτήρια:

Page 45: Μεταπτυχιακή Διατριβή: Το χειμαρρικό περιβάλλον του ποταμού Σπερχειού με το ολοκληρωμένο, υδρολογικό,

Μελέτη του χειμαρρικού περιβάλλοντος του ποταμού Σπερχειού με το ολοκληρωμένο, υδρολογικό, φυσικής βάσης μοντέλο MIKE-SHE και χρήση GIS

Αειφορική ∆ιαχείριση Ορεινών Υδρολεκανών με ευφυή συστήματα και Γ.Σ.Π. 45

Το κριτήριο του είδους εξισώσεων. Με βάση το κριτήριο αυτό, τα

μοντέλα ταξινομούνται σε φυσικά ή φυσικής βάσης (physically –

based), παραμετρικά ή εννοιολογικά (conceptual) και μοντέλα

μαύρου κουτιού (black box), και

Το κριτήριο που βασίζεται στο αν λαμβάνεται υπ’ όψιν η τυχαιότητα

των φαινομένων. Με βάση το κριτήριο αυτό, τα μοντέλα ταξινομούνται

σε προσδιοριστικά και στοχαστικά.

Πίνακας 2.03 : Κατηγοριοποίηση και συνδυασμός συνεχών μοντέλων (Τσακίρης, 1995)

Φυσικής Βάσης Παραμετρικά Μαύρο

κουτί Προσδιοριστικά ΠΦ ΠΠ ΠΜ Στοχαστικά ΣΦ ΣΠ ΣΜ

Τα προσδιοριστικά φυσικά μοντέλα βασίζονται στις εξισώσεις της

φυσικής, δηλαδή, στις εξισώσεις συνέχειας και ποσότητας κίνησης. Τα

μοντέλα αυτά περιλαμβάνουν ένα σύνολο περίπλοκων μαθηματικών

εξισώσεων και συνήθως περιλαμβάνουν ένα μεγάλο αριθμό

παραμέτρων. Επίσης τα μοντέλα αυτά απαιτούν πολλά δεδομένα

εισόδου που συνήθως δεν είναι διαθέσιμα. Τέτοια μοντέλα

εφαρμόζονται κυρίως σε μικρές πειραματικές λεκάνες απορροής, για τις

οποίες υπάρχουν τα δεδομένα εισόδου (π.χ. μοντέλο MIKE SHE).

Τα προσδιοριστικά παραμετρικά μοντέλα προσομοιώνουν τη σχέση

βροχόπτωσης-απορροής (Rainfall-Runoff), βασιζόμενα σε ένα σύνολο

απλουστευτικών παραδοχών του φυσικού συστήματος. Τα μοντέλα

αυτά είναι πολύ διαδεδομένα και περιλαμβάνουν παραμέτρους οι οποίες

καθορίζονται από τη διαδικασία «ρύθμισης» (calibration &

validation), του μοντέλου. Η διαδικασία ρύθμισης ενός μοντέλου,

είναι ο αλγόριθμος ο οποίος συνίσταται στην αλλαγή των τιμών των

Page 46: Μεταπτυχιακή Διατριβή: Το χειμαρρικό περιβάλλον του ποταμού Σπερχειού με το ολοκληρωμένο, υδρολογικό,

Μελέτη του χειμαρρικού περιβάλλοντος του ποταμού Σπερχειού με το ολοκληρωμένο, υδρολογικό, φυσικής βάσης μοντέλο MIKE-SHE και χρήση GIS

Αειφορική ∆ιαχείριση Ορεινών Υδρολεκανών με ευφυή συστήματα και Γ.Σ.Π. 46

παραμέτρων, έτσι ώστε οι διαφορές μεταξύ των προσομοιωμένων και

των παρατηρημένων παροχών να είναι όσο το δυνατόν μικρότερες

(π.χ. μοντέλο Stanford IV, μοντέλο Sacramento κ.λπ.).

Τα προσδιοριστικά μοντέλα «μαύρου κουτιού» βασίζονται σε απλές

μαθηματικές εξισώσεις οι οποίες προσομοιώνουν ικανοποιητικά το

υδρογράφημα της μετρημένης παροχής. Ένα παράδειγμα τέτοιου

μοντέλου είναι το μοναδιαίο υδρογράφημα.

Τα στοχαστικά μοντέλα «μαύρου κουτιού» είναι μοντέλα τα οποία

υπολογίζουν τη μεταβλητή εξόδου (απορροή) λαμβάνοντας υπ’ όψιν τα

στατιστικά χαρακτηριστικά της μεταβλητής εισόδου (βροχή), υπό τον

όρο να διατηρούνται τα στατιστικά χαρακτηριστικά της μετρημένης

παροχής (π.χ. μέσος, διασπορά, αυτοσυσχέτιση, διασταυρούμενη

συσχέτιση, κ.λπ.) (π.χ. μοντέλο ARIMA).

Τα στοχαστικά παραμετρικά και φυσικά μοντέλα λαμβάνουν υπ’ όψιν

τα στατιστικά χαρακτηριστικά της εισόδου και συγχρόνως

περιλαμβάνουν εξισώσεις που απεικονίζουν τις βασικές διαδικασίες

μετασχηματισμού της βροχής σε απορροή (Τσακίρης, 1995).

2.9.5 Ιστορικό υδρολογικών μοντέλων

Οι πρώτες προσπάθειες για την ανάπτυξη μοντέλων βροχόπτωσης-

απορροής (Rainfall-Runoff), άρχισαν κατά το δεύτερο μισό του 19ου αιώνα.

Σύμφωνα με τον Dooge (1957, 1973) στα τέλη του 19ου αιώνα και στις

αρχές του 20ου, οι περισσότεροι μηχανικοί χρησιμοποιούσαν είτε εμπειρικές

μεθόδους, οι οποίες είχαν ελεγχθεί σε συγκεκριμένες συνθήκες με την

υπόθεση ότι θα μπορούσε να επεκταθεί η εφαρμογή τους και σε άλλες

περιπτώσεις κάτω από παρόμοιες συνθήκες, είτε την λεγόμενη «ορθολογική

μέθοδο», (προσδιοριστικό black-box μοντέλο) η οποία αποτελεί την πρώτη

Page 47: Μεταπτυχιακή Διατριβή: Το χειμαρρικό περιβάλλον του ποταμού Σπερχειού με το ολοκληρωμένο, υδρολογικό,

Μελέτη του χειμαρρικού περιβάλλοντος του ποταμού Σπερχειού με το ολοκληρωμένο, υδρολογικό, φυσικής βάσης μοντέλο MIKE-SHE και χρήση GIS

Αειφορική ∆ιαχείριση Ορεινών Υδρολεκανών με ευφυή συστήματα και Γ.Σ.Π. 47

προσπάθεια ορθολογικής προσέγγισης στο πρόβλημα της πρόβλεψης της

σχέσης βροχόπτωσης-απορροής (Rainfall-Runoff).

Η ορθολογική μέθοδος η οποία προτάθηκε από τον Mulvaney το

1850 για μικρές λοφώδεις λεκάνες απορροής, βασιζόταν στην αντίληψη του

χρόνου συγκέντρωσης. ∆ηλαδή η μέγιστη παροχή που προξενείται από μίας

δεδομένης έντασης βροχή, συμβαίνει όταν η διάρκεια της βροχής είναι ίση ή

μεγαλύτερη από το χρόνο συγκέντρωσης.

Κατά τη διάρκεια της δεκαετίας του 1920, όταν προέκυψε η ανάγκη

υπολογισμού των παροχών για τις μεγαλύτερες λεκάνες απορροής, έγιναν

αρκετές αλλαγές στην ορθολογική μέθοδο με σκοπό την προσαρμογή της

στην ανομοιόμορφη χωρική και χρονική κατανομή της βροχής και στα

χαρακτηριστικά της λεκάνης απορροής.

Η τροποποιημένη ορθολογική μέθοδος βασίστηκε στην αντίληψη

των ισόχρονων (γραμμών ίσου χρόνου συγκέντρωσης) και μπορεί να

θεωρηθεί σαν το πρώτο μοντέλο βροχόπτωσης-απορροής (Rainfall-Runoff).

Το μοντέλο αυτό βασίστηκε σε μία απλοποιημένη συνάρτηση μεταφοράς, το

σχήμα και οι παράμετροι τις οποίας, προέκυπταν από τοπογραφικούς χάρτες,

ενώ για την εκτίμηση χρόνων συγκέντρωσης χρησιμοποιούνταν ο τύπος του

Manning.

Η προσπάθεια για ακριβέστερες και πιο αξιόπιστες λύσεις του

προβλήματος, οδήγησαν στην ανάπτυξη του μοναδιαίου υδρογραφήματος

από τον Sherman (1932), το οποίο βασιζόταν στην αρχή της επαλληλίας,

δηλαδή στην υπόθεση ότι η λεκάνη απορροής συμπεριφέρεται ως ένα

γραμμικό, χρονικά αμετάβλητο σύστημα όσον αφορά τη μετατροπή της

βροχόπτωσης σε απορροή. Η αρχή του μοναδιαίου υδρογραφήματος

επιτάχυνε το ενδιαφέρον των υδρολόγων οι οποίοι ήταν πλέον σε θέση να

υπολογίσουν όχι μόνο την παροχή αιχμής, αλλά επίσης και τα υδρογραφήματα

που προέκυπταν από πιο πολύπλοκα γεγονότα βροχής.

Page 48: Μεταπτυχιακή Διατριβή: Το χειμαρρικό περιβάλλον του ποταμού Σπερχειού με το ολοκληρωμένο, υδρολογικό,

Μελέτη του χειμαρρικού περιβάλλοντος του ποταμού Σπερχειού με το ολοκληρωμένο, υδρολογικό, φυσικής βάσης μοντέλο MIKE-SHE και χρήση GIS

Αειφορική ∆ιαχείριση Ορεινών Υδρολεκανών με ευφυή συστήματα και Γ.Σ.Π. 48

Η αρχή όμως του μοναδιαίου υδρογραφήματος παρουσιάζει μια

σειρά προβλημάτων, όπως:

Το διαχωρισμό της επιφανειακής απορροής από τη βασική απορροή

Τον υπολογισμό της ωφέλιμης βροχόπτωσης, και

Την κατασκευή του μοναδιαίου υδρογραφήματος.

Οι λύσεις των προβλημάτων αυτών είναι σε μεγάλο βαθμό

υποκειμενικές.

Στα τέλη της δεκαετίας του 1930 και κατά τη διάρκεια της δεκαετίας

του 1940 προτάθηκε ένας μεγάλος αριθμός τεχνικών για τη βελτίωση της

αντικειμενικότητας των μεθόδων υπολογισμού της σχέσης βροχόπτωσης-

απορροής (Rainfall-Runoff) και των αποτελεσμάτων τους, με την εμπλοκή

διαφόρων τεχνικών στατικής ανάλυσης. Μια κατατοπιστική περιγραφή των

διαφόρων μεθόδων που χρησιμοποιήθηκαν έχει γίνει από τον Dooge (1973).

Όμως η πραγματική τομή στο θέμα της πρόβλεψης της σχέσης

βροχόπτωσης-απορροής (Rainfall-Runoff) έγινε στις αρχές της δεκαετίας του

1950 όταν οι υδρολόγοι ήταν σε θέση να χρησιμοποιούν τις τεχνικές της

ανάλυσης πολύπλοκων δυναμικών συστημάτων. Τότε οι υδρολόγοι

ανακάλυψαν ότι το σχήμα του μοναδιαίου υδρογραφήματος μπορούσε να

αναπαρασταθεί με τη βοήθεια της επίλυσης περισσότερο ή λιγότερο

απλοποιημένων διαφορικών εξισώσεων, τέτοιες όπως εκείνες που για

παράδειγμα περιγράφουν τη χρονική συμπεριφορά της αποθηκευτικότητας

ενός ταμιευτήρα (Nash, 1958). Το μοναδιαίο υδρογράφημα μπορούσε

επομένως να αναπαρασταθεί με ορισμένες παραμέτρους οι οποίες μπορούν να

εκτιμηθούν από τα χαρακτηριστικά της λεκάνης απορροής ή μέσω ορισμένων

στατιστικών διαδικασιών, όπως ροπές, παλινδρόμηση, μέγιστη πιθανοφάνεια

κ.λπ.. Οι Box και Jenkins (1970), έδωσαν στους υδρολόγους μια άλλη μέθοδο

Page 49: Μεταπτυχιακή Διατριβή: Το χειμαρρικό περιβάλλον του ποταμού Σπερχειού με το ολοκληρωμένο, υδρολογικό,

Μελέτη του χειμαρρικού περιβάλλοντος του ποταμού Σπερχειού με το ολοκληρωμένο, υδρολογικό, φυσικής βάσης μοντέλο MIKE-SHE και χρήση GIS

Αειφορική ∆ιαχείριση Ορεινών Υδρολεκανών με ευφυή συστήματα και Γ.Σ.Π. 49

έκφρασης του μοναδιαίου υδρογραφήματος. Η μέθοδος αυτή περιελάμβανε τα

αυτοσυσχετιζόμενα ομοιώματα τάξεως p( AR(p) ) τα ομοιώματα κινουμένων

μέσων όρων τάξεως q( AR(q) ), και τα μικτά ARMA (p,q), (στοχαστικά balck-

box μοντέλα).

Όμως όλες αυτές οι τεχνικές, αν και επιτυχείς από φιλοσοφικής κα

μαθηματικής πλευράς, δεν έχουν σχέση με τον πραγματικό κόσμο των

υδρολογικών προβλημάτων. Υπάρχει μία σειρά από προφανείς κινδύνους σε

όλα τα μοντέλα που δεν αποτελούν αναπαράσταση της πραγματικότητας: ενώ

είναι εύκολο να ελεγχθούν στη βάση των πραγματικών τιμών βροχής και

απορροής, είναι αδύνατο να χρησιμοποιηθούν για προβλέψεις κάτω από

σημαντικά διαφοροποιημένες αρχικές συνθήκες.

Στην αρχή της δεκαετίας του 1960 εισήχθη μια καινούργια αντίληψη

στην προσομοίωση της διαδικασίας βροχόπτωσης-απορροής (Rainfall-Runoff).

Η αντίληψη αυτή βασίσθηκε στην προσπάθεια ανεύρεσης μιας πιο φυσικής

ερμηνείας των διαδικασιών που αναπαριστούν τη συμπεριφορά των διαφόρων

συνιστωσών του υδρολογικού κύκλου, σε επίπεδο λεκάνης απορροής. Έτσι

χρησιμοποιήθηκε ένας αριθμός διασυνδεδεμένων εννοιολογικών στοιχείων,

κάθε ένα από τα οποία αναπαριστούσε ένα ιδιαίτερο υποσύστημα. Η αντίληψη

αυτή αποτέλεσε τη βάση των λεγόμενων παραμετρικών (conceptual)

υδρολογικών μοντέλων.

Τα μοντέλα παρουσίαζαν 3 βασικά πλεονεκτήματα:

Ήταν δυνατόν να χρησιμοποιηθούν για μακρές βάσεις δεδομένων,

αποφεύγοντας την πολυπλοκότητα και αβεβαιότητα του διαχωρισμού

της πλημμυρικής από τη βασική απορροή

Ήταν δυνατόν να εφαρμοστούν σε μεγάλες λεκάνες απορροής με

μεγάλη ποικιλία εδαφών, ειδών βλαστήσεως, κλίσεων κ.λπ.

Ήταν δυνατόν να εφαρμοστούν κατά προσέγγιση χωρίς νέα ρύθμιση σε

άλλες παρόμοιες λεκάνες απορροής.

Page 50: Μεταπτυχιακή Διατριβή: Το χειμαρρικό περιβάλλον του ποταμού Σπερχειού με το ολοκληρωμένο, υδρολογικό,

Μελέτη του χειμαρρικού περιβάλλοντος του ποταμού Σπερχειού με το ολοκληρωμένο, υδρολογικό, φυσικής βάσης μοντέλο MIKE-SHE και χρήση GIS

Αειφορική ∆ιαχείριση Ορεινών Υδρολεκανών με ευφυή συστήματα και Γ.Σ.Π. 50

Στη βιβλιογραφία μπορεί κανείς να συναντήσει ένα μεγάλο αριθμό

τέτοιων μοντέλων, τα πιο γνωστά από τα οποία είναι το Stanford IV (Crawford

και Linsley, 1966), το Sacramento (HFS) (Burnash et al. 1973, Georgakakos,

1986) και το U.S. Army Corps of Engineers (SSAR) (Rocwood και Nelson,

1966).

Στη θεωρία, αν η δομική αναπαράσταση της λεκάνης απορροής ήταν

σωστή, τότε και οι παράμετροι του μοντέλου (π.χ. αποθηκευτικότητα, ρυθμός

διείσδυσης κ.λπ.) θα σχετίζονταν με τα πραγματικά φυσιογνωμικά

χαρακτηριστικά της λεκάνης απορροής. Όμως μια λεκάνη απορροής είναι ένα

σύστημα ετερογενές με μεγάλο αριθμό πολυπλοκότητας και επομένως ο

προσδιορισμός των παραμέτρων αυτών, σε επίπεδο λεκάνης απορροής είναι

μια διαδικασία πολύπλοκη που πρέπει να γίνει με ρύθμιση του μοντέλου.

Αυτή η έλλειψη της σχέσης ένας-προς ένα μεταξύ μοντέλου και

πραγματικότητας έδωσε ώθηση στην ερευνητική προσπάθεια ενός μεγάλου

αριθμού υδραυλικών και υδρολογικών εργαστηρίων σε όλο τον κόσμο. Η

ερευνητική αυτή προσπάθεια που άρχισε στις αρχές τις δεκαετίας του 1970,

υποβοηθήθηκε αφενός μεν από το θεωρητικό υπόβαθρο ου αφορά τις

διάφορες συνιστώσες του υδρολογικού κύκλου (εξισώσεις Richards για την

διείσδυση στην ακόρεστη ζώνη, εξισώσεις Darcy για την υπόγεια ροή,

εξισώσεις De Saint Venant για τη ροή στην επιφάνεια του εδάφους και κατά

μήκος του υδατορεύματος) και αφετέρου από την σημαντική ανάπτυξη των

δυνατοτήτων των ηλεκτρονικών υπολογιστών. Το αποτέλεσμα της

ερευνητικής αυτής προσπάθειας ήταν τα λεγόμενα μοντέλα «φυσικής βάσης».

Τα πιο γνωστά από τα μοντέλα αυτά είναι το μοντέλο MIKE SHE (Danish

Hydraulic Institute – Denmark) και το μοντέλο του Ινστιτούτου Υδρολογίας

(Institute of Hydrology – U.K.).

Τα τέλη της δεκαετίας του 1970, χαρακτηρίστηκαν από αυξημένο

παγκόσμιο ενδιαφέρον για το περιβάλλον και τις επιπτώσεις ανθρωπογενών

αλλαγών πάνω στα φυσικά οικοσυστήματα. Το ενδιαφέρον αυτό οδήγησε

Page 51: Μεταπτυχιακή Διατριβή: Το χειμαρρικό περιβάλλον του ποταμού Σπερχειού με το ολοκληρωμένο, υδρολογικό,

Μελέτη του χειμαρρικού περιβάλλοντος του ποταμού Σπερχειού με το ολοκληρωμένο, υδρολογικό, φυσικής βάσης μοντέλο MIKE-SHE και χρήση GIS

Αειφορική ∆ιαχείριση Ορεινών Υδρολεκανών με ευφυή συστήματα και Γ.Σ.Π. 51

στην ανάπτυξη ενός άλλου τύπου σύνθετων οικολογικών-υδρολογικών

μοντέλων τα οποία περιλαμβάνουν επίσης τη μοντελοποίηση φαινομένων

τέτοιων όπως η εδαφική διάβρωση, η ρύπανση των υπόγειων και

επιφανειακών υδάτινων οικοσυστημάτων (π.χ. μοντέλο ILWAS, Chen et al.

1982a, 1982b) κ.λπ..

Ένας άλλος τύπος μοντέλων βροχόπτωσης-απορροής (Rainfall-Runoff)

που αναπτύχθηκε στις αρχές της δεκαετίας του 1980 είναι τα μοντέλα

πρόβλεψης σε πραγματικό χρόνο (real-time forecasting). Τα μοντέλα αυτά

προήλθαν από την ανάγκη για πρόβλεψη πλημμυρών σε ευαίσθητες περιοχές

και αποτέλεσαν ένα χρήσιμο εργαλείο για τη διαχείριση ταμιευτήρων ή

υδραυλικών κατασκευών. Γενικώς τα μοντέλα αυτά βασίζονται σε διάφορες

τεχνικές (π.χ. φίλτρα Kalman, -Kalman, 1960, Kalman και Bucy, 1961, Todini,

1978-) διαρκούς ενημέρωσης και ρύθμισης και αποτελούν μέρος ενός

ολόκληρου συστήματος πρόβλεψης το οποίο περιλαμβάνει αυτόματη

ενσωμάτωση νέων δεδομένων, αξιολόγηση δεδομένων, τεχνικές πρόβλεψης

και αξιοποίηση των προβλέψεων (Nemec, 1986).

Σήμερα πολλά από τα παραμετρικά μοντέλα και τα μοντέλα φυσικής

βάσης που αναπτύχθηκαν στη δεκαετία του 1960 και 1970 έχουν

τροποποιηθεί ώστε να είναι σε θέση να κάνουν πρόβλεψη σε πραγματικό

χρόνο. Μερικά από τα μοντέλα που έχουν αναπτυχθεί διεθνώς εμφανίζονται

στον πίνακα 2.04.

Πίνακας 2.04 : Κατάλογος μοντέλων βροχόπτωσης-απορροής (Rainfall-Runoff) (Τσακίρης, 1995)

Όνομα Χώρα Τύπος Αριθμός Παραμέτρων Βιβλιογραφία

UBC Καναδάς Αδρομερές 35 Quick & Pipes (1977)

CEQUEAU Καναδάς Κατανεμημένο 33 Charbonneau, Morin et al. (1977)

ERM Τσεχοσλοβακία Αδρομερές 9 Turcan (1981)

GAPI Ουγγαρία Αδρομερές 10 Pintev & Szabo (1985)

SMAR Ιρλανδία Αδρομερές 5 Maneville et al. (1970)

Page 52: Μεταπτυχιακή Διατριβή: Το χειμαρρικό περιβάλλον του ποταμού Σπερχειού με το ολοκληρωμένο, υδρολογικό,

Μελέτη του χειμαρρικού περιβάλλοντος του ποταμού Σπερχειού με το ολοκληρωμένο, υδρολογικό, φυσικής βάσης μοντέλο MIKE-SHE και χρήση GIS

Αειφορική ∆ιαχείριση Ορεινών Υδρολεκανών με ευφυή συστήματα και Γ.Σ.Π. 52

CLS Ιταλία Αδρομερές ποικίλος Natale & Todini (1976)

HBV Σουηδία Αδρομερές 23 Bergstrom & Forsman (1973)

SRM Ελβετία, Η.Π.Α. Αδρομερές 7 Martinec (1975)

HFS Η.Π.Α. Αδρομερές 16 Georgakakos (1986)

SSARR Η.Π.Α. Αδρομερές 12

U.S. Army Corps of Engineers (1975), Rocwood & Nelson

(1966)

NAMSII ∆ανία Ημικατανεμημένο 13 Nielsen & Hansen (1973)

NAMKAL ∆ανία Αδρομερές 13 Nielsen & Hansen (1973)

SHE ∆ανία, Γαλλία, Αγγλία Κατανεμημένο - Abbott et al. (1986)

ILWAS Η.Π.Α. Ημικατανεμημένο - Chen et al. (1982)

Στην τελευταία δεκαετία του 20ου αιώνα, εμφανίστηκαν και άλλα

μοντέλα όπως αυτά του Hydrologic Engineering Center (HEC) του U.S. Army

Corps of Engineers, καθώς και διάφορα ελληνικά λογισμικά στις αρχές του

21ου αιώνα, όπως ο «Υδρονομέας», που είναι ένα επιχειρησιακό εργαλείο

πληροφορικής για τη διαχείριση πολύπλοκων συστημάτων υδατικών πόρων.

Το συγκεκριμένο μοντέλο είναι κατάλληλο για ευρύ φάσμα υδροσυστημάτων,

ενσωματώνοντας ένα πλήθος φυσικών, λειτουργικών, διοικητικών και

περιβαλλοντικών όψεων της ολοκληρωμένης διαχείρισης λεκανών απορροής.

Επίσης η «Κασταλία» που ουσιαστικά είναι ένα σύστημα στοχαστικής

προσομοίωσης υδρολογικών μεταβλητών και χρησιμοποιείται για τη γέννηση

συνθετικών υδρολογικών χρονοσειρών σε πολλαπλές θέσεις και πολλαπλές

χρονικές κλίμακες, στατιστικά συνεπών με τα αντίστοιχα ιστορικά δεδομένα

(Ευστρατιάδης κ.α., 2007).

Τέλος να αναφέρουμε και κάποια άλλα λογισμικά πακέτα, όπως είναι η

Υδρογαία, η Υδρόγειος, ο Υδρογνώμων κ.λπ. (Ευστρατιάδης κ.α., 2009,

Κοζάνης, κ.α., 2010, Μάρης, 2011) και οι χρήσεις τους στην Εικόνα 2.03 που

ακολουθεί.

Page 53: Μεταπτυχιακή Διατριβή: Το χειμαρρικό περιβάλλον του ποταμού Σπερχειού με το ολοκληρωμένο, υδρολογικό,

Μελέτη του χειμαρρικού περιβάλλοντος του ποταμού Σπερχειού με το ολοκληρωμένο, υδρολογικό, φυσικής βάσης μοντέλο MIKE-SHE και χρήση GIS

Αειφορική ∆ιαχείριση Ορεινών Υδρολεκανών με ευφυή συστήματα και Γ.Σ.Π. 53

Εικόνα 2.03 : Χρήση των υπολογιστικών συστημάτων σε εφαρμογές διαχείρισης υδατικών πόρων (Μάρης, 2011).

2.9.6 Danish Hydrology Institute – DHI

Το Danish Hydrology Institute Water & Environment – ∆ανέζικο

Υδρολογικό Ινστιτούτο Νερού & Περιβάλλοντος , είναι ένας ερευνητικός και

διαβουλευτικός οργανισμός που ασχολείται με την ανάπτυξη και την

εφαρμογή προηγμένων μεθόδων και τεχνολογιών μέσω της υδραυλικής και

της μηχανικής των υδάτινων πόρων. Οι κύριες επιχειρηματικές τομείς της DHI

είναι η παροχή υπηρεσιών συμβούλου, παροχή εργαλείων λογισμικού καθώς

και εγκαταστάσεων δοκιμής των μοντέλων, που σχετίζονται με υπεράκτιους

υδατικούς πόρους, παράκτιους υδατικούς πόρους, υδατικούς πόρους λιμανιού,

ποταμού, καθώς και με την αστική υδραυλική και περιβαλλοντική μηχανική.

Εικόνα 2.04 : Λογότυπο Danish Hydrology Institute Water & Environment (DHI, 1964)

Page 54: Μεταπτυχιακή Διατριβή: Το χειμαρρικό περιβάλλον του ποταμού Σπερχειού με το ολοκληρωμένο, υδρολογικό,

Μελέτη του χειμαρρικού περιβάλλοντος του ποταμού Σπερχειού με το ολοκληρωμένο, υδρολογικό, φυσικής βάσης μοντέλο MIKE-SHE και χρήση GIS

Αειφορική ∆ιαχείριση Ορεινών Υδρολεκανών με ευφυή συστήματα και Γ.Σ.Π. 54

H DHI είναι γνωστή για την ανάπτυξη της σειράς των αριθμητικών

μοντέλων λογισμικού MIKE. Από την ίδρυσή της, το 1964, έχει αναλάβει έργα

σε περισσότερες από 120 χώρες. Η DHI πήρε τη σημερινή της μορφή μετά

τον Οκτώβριο του 2005 όταν και συγχωνεύτηκε με το Danish Toxicology

Center – DTC (∆ανέζικο Τοξικολογικό Κέντρο). Πέντε χρόνια νωρίτερα η DHI

είχε συγχωνευτεί με το VKI, Ινστιτούτο για το Νερό και το Περιβάλλον.

Η DHI έχει λάβει έγκριση από το ∆ανέζικο Υπουργείο Επιστημών,

Τεχνολογίας και Καινοτομίας ως εξουσιοδοτημένο Τεχνολογικό Υπηρεσιακό

Ινστιτούτο. Ακόμα, έχει οριστεί από την World Health Organisation (WHO) -

Παγκόσμια Οργάνωση Υγείας (ΠΟΥ) ως Συνεργαζόμενο Κέντρο για το νερό και

την υγεία (από το 2004) ως συνέχεια της ήδη υπάρχουσας συνεργασίας της

ΠΟΥ για την αξιολόγηση της ποιότητας νερού (από το 1993). Έχει οριστεί

επίσης ως Κέντρο Πληροφόρησης για την παγκόσμια συνεργασία για τα ύδατα

(από το 2000). Συνεργάζεται με το United Nations Environment Programme

(UNEP) – Πρόγραμμα των Ηνωμένων Εθνών για το περιβάλλον, του

Collaborating Centre for Water and Environment (συνεργαζόμενου κέντρου

για το νερό και το περιβάλλον), ως συνέχεια της ήδη υπάρχουσας

συνεργασίας της UNEP για την παρακολούθηση και την αξιολόγηση της

ποιότητας του γλυκού νερού (από το 1976). Τέλος, έχει πιστοποιηθεί ως

Εξουσιοδοτημένος πάροχος συνεχούς εκπαίδευσης από την International

Association for Continuing Education and Training, (IACET) – ∆ιεθνή Ένωση

Συνεχούς Εκπαίδευσης και Κατάρτισης (από το 2001).

Μια σύντομη ιστορική αναδρομή της DHI που ήταν παλιότερα γνωστή

ως Danish Hydraulic Institute δίνεται παρακάτω:

1964 – Ιδρύεται η Danish Academy of Technical Sciences - ∆ανέζικη

Ακαδημία Τεχνικών Επιστημών από το Danish Institute of Applied Hydraulics -

∆ανέζικου Ινστιτούτου Εφαρμοσμένης Υδραυλικής ως απόγονος του Technical

University of Denmark - Τεχνικού Πανεπιστημίου της ∆ανίας .

Page 55: Μεταπτυχιακή Διατριβή: Το χειμαρρικό περιβάλλον του ποταμού Σπερχειού με το ολοκληρωμένο, υδρολογικό,

Μελέτη του χειμαρρικού περιβάλλοντος του ποταμού Σπερχειού με το ολοκληρωμένο, υδρολογικό, φυσικής βάσης μοντέλο MIKE-SHE και χρήση GIS

Αειφορική ∆ιαχείριση Ορεινών Υδρολεκανών με ευφυή συστήματα και Γ.Σ.Π. 55

1970 – Ιδρύεται το Computational Hydraulics Centre (CHC) – Υπολογιστικό

Υδραυλικό Κέντρο έχοντας ως σκοπό την ανάπτυξη συστημάτων ψηφιακών

μοντέλων.

1972 – Η DHI εισήγαγε στις δοκιμές των υδραυλικών εγκαταστάσεων την

ακανόνιστη γενιά κύματος.

1977 – Ανάπτυξη του Systeme Hydrologique Europeen, (SHE) – Ευρωπαϊκού

Υδρολογικού Συστήματος (που αργότερα θα γίνει ΜΙΚΕ SHE) σε συνεργασία

με Γαλλικούς και Βρετανούς εταίρους.

1983 – Η DHI εγκαινιάζει την εγκατάσταση της πολλαπλής κατεύθυνσης του

κύματος και ξεκινά να δοκιμάζει το συγκεκριμένο υδατικό μοντέλο για την

υπεράκτια βιομηχανία.

1983 – Αναπτύσσεται ο πρώτος μικρό-υπολογιστής με βάση το λογισμικό

(MOUSE).

1985 – Η πρώτη έκδοση του DHI για PC. Αυτό ξεκινά μία νέα εποχή των

αριθμητικών μοντέλων της DHI για την παραγωγή των προϊόντων προς

πώληση.

1990 – Ιδρύεται το Ecological Modelling Centre - Οικολογικό Κέντρο

Μοντελοποίησης, αποτελώντας κοινή υπηρεσία του Danish Hydraulic Institute

– ∆ανέζικου Υδραυλικού Ινστιτούτου.

1998 – ∆ιάθεση των προϊόντων λογισμικού της DHI 3D-flows, Mike 3.

Από το 1993 έως το 1998 στη DHI λειτουργεί το International Centre

for Computational Hydrodynamics (ICCH) - ∆ιεθνές Κέντρο για την

Υπολογιστική Υδροδυναμική , ως ερευνητική μονάδα, που λαμβάνει

χρηματοδοτική στήριξη με τη μορφή επιχορήγησης από το Danish Ministry of

Research (Grundforskningscentret) – ∆ανέζικο Υπουργείο Έρευνας.

2.9.7 ΜΙΚΕ by DHI Το λογισμικό ΜΙΚΕ της DHI, είναι το αποτέλεσμα εμπειρίας ετών, αλλά

και αφοσιωμένης ανάπτυξης. Τα μοντέλα ΜΙΚΕ, μετατρέπουν την επιστήμη

Page 56: Μεταπτυχιακή Διατριβή: Το χειμαρρικό περιβάλλον του ποταμού Σπερχειού με το ολοκληρωμένο, υδρολογικό,

Μελέτη του χειμαρρικού περιβάλλοντος του ποταμού Σπερχειού με το ολοκληρωμένο, υδρολογικό, φυσικής βάσης μοντέλο MIKE-SHE και χρήση GIS

Αειφορική ∆ιαχείριση Ορεινών Υδρολεκανών με ευφυή συστήματα και Γ.Σ.Π. 56

στην πράξη, και αυτό δίνει ένα πολύ ανταγωνιστικό πλεονέκτημα. Τα μοντέλα

ΜΙΚΕ που παρέχει η DHI μοντελοποιούν πραγματικά τον κόσμο τους

υδατικούς πόρους, από τους ορεινούς χείμαρρους έως τον ωκεανό, και από το

πόσιμο νερό, στο νερό της αποχέτευσης.

Στους Πίνακες 2.05, 2.06, 2.07, 2.08, δίνεται μία σύντομη περιγραφή

των μοντέλων της ΜΙΚΕ για τη μοντελοποίηση των νερών πόλεων, των

υδατικών πόρων, της πλημμύρας, καθώς και των υδατικών πόρων των Ακτών

και των Θαλασσών, ενώ αναλυτική περιγραφή τους δίνεται στην ενότητα

2.9.8.

Πίνακας 2.05 : Μοντέλα ΜΙΚΕ για τα νερά των πόλεων

ΠΟΛΕΙΣ Στήσιμο μοντέλου, μονάδες μέτρησης, σύστημα συντεταγμένων, κ.λπ.

Οργάνωση δεδομένων, εισαγωγή/εξαγωγή δεδομένων εντός/εκτός μοντέλου

Αριθμητική και γραφική επεξεργασία και έλεγχος ποιότητας δεδομένων

Προσομοίωση υδραυλικής και ποιότητας νερού - σταθερή και δυναμική προσομοίωση

Ανάλυση και οπτικοποίηση αποτελεσμάτων

MIKE URBAN WD

Εισαγωγή στη μοντελοποίηση αστικών συστημάτων ύδρευση

Πρακτική εφαρμογή με ασκήσεις

Γραφικό περιβάλλον χρήστη (GUI) του WEST

∆ημιουργία project (σχεδιασμός εγκαταστάσεων)

∆υναμική προσομοίωση

Ανάλυση και παρουσίαση αποτελεσμάτων

Αξιολόγηση στόχων

Προηγμένοι τύποι πειραμάτων

WEST

Εισαγωγή στη μοντελοποίηση εγκαταστάσεων επεξεργασίας

λυμάτων

Πρακτική εφαρμογή με ασκήσεις

Πίνακας 2.06 : Μοντέλα ΜΙΚΕ για τους επιφανειακούς και υπόγειους υδατικούς πόρους.

ΥΔΑΤΙΚΟΙ ΠΟΡΟΙ Βασικές γνώσεις οικολογικής μοντελοποίησης

Επισκόπηση του MIKE 11 ECO Lab

ECO Lab templates

Κατάρτιση και εκτέλεση του MIKE 11 ECO Lab

∆ιαδικασίες βαθμονόμησης και επαλήθευσης

MIKE 11 ECO Lab

Μοντελοποίηση 1D ποιότητας υδάτων και οικολογικών

παραμέτρων

Ερμηνεία των αποτελεσμάτων

Page 57: Μεταπτυχιακή Διατριβή: Το χειμαρρικό περιβάλλον του ποταμού Σπερχειού με το ολοκληρωμένο, υδρολογικό,

Μελέτη του χειμαρρικού περιβάλλοντος του ποταμού Σπερχειού με το ολοκληρωμένο, υδρολογικό, φυσικής βάσης μοντέλο MIKE-SHE και χρήση GIS

Αειφορική ∆ιαχείριση Ορεινών Υδρολεκανών με ευφυή συστήματα και Γ.Σ.Π. 57

ΥΔΑΤΙΚΟΙ ΠΟΡΟΙ Πρακτική εφαρμογή με ασκήσεις

Σχηματοποίηση των λειτουργιών του μοντέλου ποταμού

Εξαγωγή τοπογραφικών δεδομένων από DEM

Εισαγωγή δεδομένων μοντέλου ποταμού

MIKE 11 GIS

Ανάπτυξη μοντέλου με χρήση GIS

Εξαγωγή αρχείων εισόδου του μοντέλου

Εισαγωγή στο MIKE BASIN

Εισαγωγή στο GIS και σχεδιασμό του μοντέλου

∆ημιουργία μοντέλων για έργα κατανομής νερού

Μοντελοποίηση ταμιευτήρων και υδροηλεκτρικής ενέργειας

Παρουσίαση και ανάλυση αποτελεσμάτων

MIKE BASIN

Εισαγωγή στη μοντελοποίηση και διαχείριση λεκανών απορροής

Πρακτική εφαρμογή με ασκήσεις

Ροή σε ποταμό-κανάλι / Επιφανειακή απορροή και κατείσδυση

Ακόρεστη/κορεσμένη υπόγεια ροή

Υδρολογική σύζευξη

Βαθμονόμηση ολοκληρωμένων μοντέλων

Ολοκληρωμένα υδατικά ισοζύγια

ΜΙΚΕ SHE Ολοκληρωμένη μοντελοποίηση

σε λεκάνη απορροής

Ολοκληρωμένη μοντελοποίηση ποιότητας νερού

Μοντελοποίηση ακόρεστης υπόγειας ροής

Μοντελοποίηση μεταφοράς θερμότητας (γεωθερμικά ενεργειακά συστήματα)

Εισαγωγή στο προγραμματισμό IFM

FEFLOW Πεπερασμένη υπόγεια ροή,

μοντελοποίηση μεταφοράς και ενέργειας

Πολυσύνθετες υπόγειες μεταφορές και χημικές αντιδράσεις

Πίνακας 2.07 : Μοντέλα ΜΙΚΕ για τα νερά των πλημμυρών

ΠΛΗΜΜΥΡΕΣ Κατασκευή βαθυμετρίας

Σύζευξη MIKE 11 και MIKE 21

Χειρισμός τοπογραφικών δεδομένων

Μικρής κλίμακας κατασκευές σε μεγάλης κλίμακας καννάβους

Μοντελοποίηση και χαρτογράφηση πεδιάδας κατάκλυσης

MIKE FLOOD (River)

Ολοκληρωμένη μοντελοποίηση 1D

& 2D πλημμύρας ποταμού

Απεικόνιση και παρουσίαση αποτελεσμάτων

∆ημιουργία αστικής βαθυμετρίας

Σύζευξη MIKE URBAN CS και MIKE 21

Σύζευξη 1D και 2D μοντέλων με τη λειτουργία 2D Επιφανειακής Ροής του MIKE URBAN

MIKE FLOOD (Urban)

Ολοκληρωμένη μοντελοποίηση 1D

& 2D αστικής πλημμύρας Χρήση GIS για την προετοιμασία του μοντέλου και των αποτελεσμάτων

Page 58: Μεταπτυχιακή Διατριβή: Το χειμαρρικό περιβάλλον του ποταμού Σπερχειού με το ολοκληρωμένο, υδρολογικό,

Μελέτη του χειμαρρικού περιβάλλοντος του ποταμού Σπερχειού με το ολοκληρωμένο, υδρολογικό, φυσικής βάσης μοντέλο MIKE-SHE και χρήση GIS

Αειφορική ∆ιαχείριση Ορεινών Υδρολεκανών με ευφυή συστήματα και Γ.Σ.Π. 58

Πίνακας 2.08: Μοντέλα ΜΙΚΕ για τα νερά των Ακτών & των Θαλασσών

AKTH & ΘΑΛΑΣΣΑ Επιλογή γεωγραφικού συστήματος συντεταγμένων και ψηφιοποίηση βαθυμετρίας κλασσικός κάνναβος)

Εισαγωγή, επεξεργασία και έλεγχος ποιότητας δεδομένων

Κατάρτιση 2D υδροδυναμικών μοντέλων

∆ιαχείριση οριακών συνθηκών

Βαθμονόμηση και επαλήθευση

MIKE 21 HD

Υδροδυναμική μοντελοποίηση με τον ‘κλασικό’ κάνναβο

Πρακτική εφαρμογή με ασκήσεις

Επιλογή γεωγραφικού συστήματος συντεταγμένων και ψηφιοποίηση βαθυμετρίας (πλέγμα πεπερασμένων στοιχείων)

Εισαγωγή, επεξεργασία και έλεγχος ποιότητας δεδομένων

Κατάρτιση 2D υδροδυναμικών μοντέλων

∆ιαχείριση οριακών συνθηκών

Βαθμονόμηση και επαλήθευση

MIKE 21 FLOW MODEL FM Υδροδυναμική μοντελοποίηση με τον κάνναβο Flexible Mesh (πεπερασμένων στοιχείων)

Πρακτική εφαρμογή με ασκήσεις

Εικόνα 2.05 : Λογότυπο ΜΙΚΕ by DHI

2.9.8. Αναλυτική παρουσίαση μοντέλων ΜΙΚΕ by DHI

2.9.8.1 MIKE URBAN WD

Το ΜΙΚΕ URBAN Water Distribution, είναι το λογισμικό που επιλέγεται

όταν προσομοιώνονται τα αστικά ύδατα, έχοντας ως προτεραιότητα στην

επιλογή του τη χρηστικότητα, τη ροή της εργασίας, τη διαφάνεια, την ευελιξία

και την ολοκληρωμένη σύνδεση του με το GIS, καθώς και την ευρωστία, την

αποτελεσματικότητα και τη σταθερότητα του στην προσομοίωση. Το μοντέλο

καλύπτει όλο το υδρογραφικό δίκτυο της πόλης, συμπεριλαμβανομένων των

Page 59: Μεταπτυχιακή Διατριβή: Το χειμαρρικό περιβάλλον του ποταμού Σπερχειού με το ολοκληρωμένο, υδρολογικό,

Μελέτη του χειμαρρικού περιβάλλοντος του ποταμού Σπερχειού με το ολοκληρωμένο, υδρολογικό, φυσικής βάσης μοντέλο MIKE-SHE και χρήση GIS

Αειφορική ∆ιαχείριση Ορεινών Υδρολεκανών με ευφυή συστήματα και Γ.Σ.Π. 59

συστημάτων αποχέτευσης και όμβριων υδάτων σαν χωριστά αλλά και σαν

συνδυασμένα συστήματα.

Εικόνα 2.06: Λογότυπο ΜΙΚΕ URBAN

Εικόνα 2.07 : Απεικόνιση του μοντέλου ΜΙΚΕ URBAN

Παρακάτω φαίνονται μερικές εφαρμογές πεδίου του ΜΙΚΕ URBAN στη

μοντελοποίηση της αποχέτευσης και των όμβριων υδάτων, καθώς και στη

μοντελοποίηση της διανομής του νερού.

Μοντελοποίηση αποχέτευσης και όμβριων υδάτων:

∆ιαχείριση όμβριων υδάτων

Μεγάλα αποχετευτικά σχέδια

Πρόβλεψη τοπικών πλημμυρών (θέση και σοβαρότητα)

Page 60: Μεταπτυχιακή Διατριβή: Το χειμαρρικό περιβάλλον του ποταμού Σπερχειού με το ολοκληρωμένο, υδρολογικό,

Μελέτη του χειμαρρικού περιβάλλοντος του ποταμού Σπερχειού με το ολοκληρωμένο, υδρολογικό, φυσικής βάσης μοντέλο MIKE-SHE και χρήση GIS

Αειφορική ∆ιαχείριση Ορεινών Υδρολεκανών με ευφυή συστήματα και Γ.Σ.Π. 60

Ανάλυση του CSOs και SSOs

Αξιολόγηση του RDII, της δυναμικότητας του δικτύου και των σημείων

συμφόρησης

Εκτίμηση συσσώρευσης και μεταφοράς ιζημάτων

Βελτιστοποίηση και σχεδιασμός λύσεων

Ανάλυση ποιότητας νερού και ιζηματικών προβλημάτων

Μοντελοποίηση σε πραγματικό χρόνο

Μοντελοποίηση διανομής νερού:

Πίεση νερού και διαχείριση ζώνης πίεσης

Εκτίμηση απαιτήσεων κόμβων

Ανάλυση δυναμικής ροής πυρκαγιάς και πυροσβεστικών κρουνών

Πρόβλεψη ηλικίας νερού και συγκέντρωσης χλωρίου

Πρόβλεψη κίνησης και θέσης των ρύπων

Σχεδιασμός και αξιολόγηση έκτακτων αναγκών και κινδύνων

Ταξινόμηση κατά μέγεθος θαλάμων προστασίας και δεξαμενών από

υπερτάσεις

Page 61: Μεταπτυχιακή Διατριβή: Το χειμαρρικό περιβάλλον του ποταμού Σπερχειού με το ολοκληρωμένο, υδρολογικό,

Μελέτη του χειμαρρικού περιβάλλοντος του ποταμού Σπερχειού με το ολοκληρωμένο, υδρολογικό, φυσικής βάσης μοντέλο MIKE-SHE και χρήση GIS

Αειφορική ∆ιαχείριση Ορεινών Υδρολεκανών με ευφυή συστήματα και Γ.Σ.Π. 61

2.9.8.2 MIKE WEST

To μοντέλο MIKE WEST είναι ένα ισχυρό και εύχρηστο εργαλείο για τη

δυναμική μοντελοποίηση και την προσομοίωση μονάδων επεξεργασίας υγρών

αποβλήτων. Η εκτεταμένη κατάσταση της κατασκευής του μοντέλου και της

βιβλιοθήκης του MIKE WEST επιτρέπει στους χρήστες να μοντελοποιούν και

να αξιολογούν όλα σχεδόν τα είδη της σύγχρονης μονάδας επεξεργασίας

λυμάτων. Το MIKE WEST έχει σχεδιαστεί ειδικά για τους μηχανικούς και

επαγγελματίες που θέλουν να προσομοιώνουν τις διαδικασίες στις οποίες

δοκιμάζουν κάποια σενάρια φυσικών, βιολογικών ή χημικών διεργασιών καθώς

επίσης και για την αξιολόγηση της αποδοτικότητας της επεξεργασίας και του

λειτουργικού κόστους.

Εικόνα 2.08 : Απεικόνιση του μοντέλου ΜΙΚΕ WEST

Μερικές εφαρμογές πεδίου για το μοντέλο ΜΙΚΕ WEST, για την

προσομοίωση μονάδων επεξεργασίας υγρών αποβλήτων είναι:

Ανάλυση αβεβαιότητας

Τοπική ανάλυση αβεβαιότητας

Page 62: Μεταπτυχιακή Διατριβή: Το χειμαρρικό περιβάλλον του ποταμού Σπερχειού με το ολοκληρωμένο, υδρολογικό,

Μελέτη του χειμαρρικού περιβάλλοντος του ποταμού Σπερχειού με το ολοκληρωμένο, υδρολογικό, φυσικής βάσης μοντέλο MIKE-SHE και χρήση GIS

Αειφορική ∆ιαχείριση Ορεινών Υδρολεκανών με ευφυή συστήματα και Γ.Σ.Π. 62

Ανάλυση σεναρίων

Τοπική ανάλυση ευαισθησίας

Παγκόσμια ανάλυση ευαισθησίας και εκτίμηση παραμέτρων

2.9.8.3 ΜΙΚΕ 11

Η εφαρμογή ΜΙΚΕ 11, είναι συνώνυμη με την καλύτερη ποιότητα

μοντελοποίησης ποταμού, καλύπτοντας περισσότερες εφαρμογές από

οποιοδήποτε άλλο διαθέσιμο πακέτο μοντελοποίησης ποταμών. Είτε το έργο

σας αφορά κινδύνους από πλημμύρες, τη ναυσιπλοΐα, την πρόβλεψη, την

ποιότητα του νερού, τη μεταφορά ιζημάτων, ή συνδυασμό αυτών, ή άλλων

πτυχών της κοίτης των ποταμών, το ΜΙΚΕ 11 μπορεί να το χειριστεί.

Επεκτείνοντας το εύρος των εφαρμογών, το ΜΙΚΕ 11 επίσης περιλαμβάνει

επιλογές για την διερεύνηση της υπερχείλισης των πρανών και της υδρολογίας

της λεκάνης.

Κάποιες τυπικές εφαρμογές για το μοντέλο ΜΙΚΕ 11, είναι:

Ανάλυση πλημμύρας και εκφόρτιση πλημμυρών σε μελέτες

σχεδιασμού

Πρόβλεψη σε πραγματικό χρόνο των πλημμυρών

Ανάλυση προ-φραγμάτων

Bελτιστοποίηση της δεξαμενής και εισόδου στο κανάλι / Λειτουργικές

δομές

Οικολογική ποιότητα των υδάτων, αξιολόγηση ποταμών και

υγροτόπων.

Page 63: Μεταπτυχιακή Διατριβή: Το χειμαρρικό περιβάλλον του ποταμού Σπερχειού με το ολοκληρωμένο, υδρολογικό,

Μελέτη του χειμαρρικού περιβάλλοντος του ποταμού Σπερχειού με το ολοκληρωμένο, υδρολογικό, φυσικής βάσης μοντέλο MIKE-SHE και χρήση GIS

Αειφορική ∆ιαχείριση Ορεινών Υδρολεκανών με ευφυή συστήματα και Γ.Σ.Π. 63

Μεταφορά ιζημάτων και μελέτες μορφολογίας ποταμών

∆ιείσδυση αλατότητας στα ποτάμια και στις εκβολές ποταμών

Μελέτες αποκατάστασης υγροτόπων.

Εικόνα 2.09 : Απεικόνιση του μοντέλου ΜΙΚΕ 11

Στα χαρακτηριστικά του ΜΙΚΕ 11 προσφέρει τους ακόλουθους

υδραυλικούς και υδρολογικούς κινητήρες προσομοίωσης:

HD – Hydrodynamics (HD – υδροδυναμικά) - Την κλασική

υδροδυναμική μηχανή 1D της DHI για ποτάμια και ανοιχτά κανάλια.

Αξεπέραστο σε ευελιξία.

Page 64: Μεταπτυχιακή Διατριβή: Το χειμαρρικό περιβάλλον του ποταμού Σπερχειού με το ολοκληρωμένο, υδρολογικό,

Μελέτη του χειμαρρικού περιβάλλοντος του ποταμού Σπερχειού με το ολοκληρωμένο, υδρολογικό, φυσικής βάσης μοντέλο MIKE-SHE και χρήση GIS

Αειφορική ∆ιαχείριση Ορεινών Υδρολεκανών με ευφυή συστήματα και Γ.Σ.Π. 64

Distributed hydrology (Κατανεμημένη υδρολογία)

Overland flow (Επιφανειακή ροή) - χρησιμοποιώντας μια απλοποιημένη,

ημικατανεμημένη μέθοδο ή σε 2D

διάχυτη μέθοδο κύματος. Αυτό επιτρέπει να κάνουμε μια απλοποιημένη

1D/2D μοντελοποίηση πλημμύρας με MIKE 11.

Unsaturated infiltration (Aκόρεστη διήθηση) - χρησιμοποιώντας μια μέθοδο

υδατικού ισοζυγίου δύο στρωμάτων νερού για απώλειες διείσδυσης.

Evapo-transpiration (Εξατμισοδιαπνοή) – διακοπή αποθήκευσης, κατάκλυσης

του νερού, από το ριζικό σύστημα και τα υπόγεια ύδατα.

Groundwater (υπόγεια ύδατα) – γραμμικοί υπολογισμοί των υπόγειων υδάτων

της λεκάνης απορροής για ολόκληρο το υδατικό ισοζύγιο και υπολογισμοί

εισροής υδάτων, σε έναν ταμιευτήρα.

Τα δύο πακέτα του μοντέλου ΜΙΚΕ 11 είναι:

ECO Lab - Ecological Modelling (Οικολογική μοντελοποίηση) -

Ένα εργαστήριο αρίθμησης για μοντελοποίηση οικολογικής ποιότητας

και ποιότητας νερού.

GIS Extension (Επέκταση για GIS) - Ισχυρή επέκταση για την

παροχή χαρακτηριστικών ArcGIS για την λεκάνη απορροής, οριοθέτηση

του ποταμού, διατομών και δεδομένων DEM (τρισδιάστατου μοντέλου

εδάφους) , εκτιμήσεις του φορτίου ρύπανσης, οπτικοποίηση των

πλημμυρών , εμφάνιση ως 2D χάρτες, ανάλυση, αποτελέσματα και

παρουσίαση των στοιχείων.

Τα προνόμια που παρέχει το ΜΙΚΕ 11 είναι ότι το μοντέλο είναι ένα από τα

πιο καλά αποδεδειγμένα και εφαρμοσμένα διαθέσιμα πακέτα μοντελοποίησης

Page 65: Μεταπτυχιακή Διατριβή: Το χειμαρρικό περιβάλλον του ποταμού Σπερχειού με το ολοκληρωμένο, υδρολογικό,

Μελέτη του χειμαρρικού περιβάλλοντος του ποταμού Σπερχειού με το ολοκληρωμένο, υδρολογικό, φυσικής βάσης μοντέλο MIKE-SHE και χρήση GIS

Αειφορική ∆ιαχείριση Ορεινών Υδρολεκανών με ευφυή συστήματα και Γ.Σ.Π. 65

1D ποταμού. Το MIKE 11 είναι η προτιμώμενη επιλογή από επαγγελματίες

υδρολόγους μηχανικούς όταν η αξιοπιστία, η ευελιξία, η παραγωγικότητα και

η ποιότητα είναι οι λέξεις-κλειδιά. Το MIKE 11 είναι μια ισχυρή εργαλειοθήκη

μοντελοποίησης με περισσότερα χαρακτηριστικά από οποιοδήποτε

ανταγωνιστικό προϊόν. Τέλος, το MIKE 11 είναι το προϊόν λογισμικού, που

έκανε το «ΜΙΚΕ» το σήμα κατατεθέν για την κορυφαία προσομοίωση της

ποιότητας του λογισμικού από DHI και παραμένει ένα από τα πιο ευρέως

χρησιμοποιούμενα μοντέλα MIKE της DHI.

Εικόνα 2.10 : Εφαρμογή του μοντέλου ΜΙΚΕ 11

2.9.8.4 ΜΙΚΕ ΒΑSIN

Το MIKE BASIN είναι ένα πολλαπλών χρήσεων εργαλείο -βασισμένο σε

GIS- που υποστηρίζει αποφάσεις για την ολοκληρωμένη ανάλυση, σχεδιασμό

και διαχείριση της λεκάνης απορροής ποταμού. Το MIKE BASIN είναι

Page 66: Μεταπτυχιακή Διατριβή: Το χειμαρρικό περιβάλλον του ποταμού Σπερχειού με το ολοκληρωμένο, υδρολογικό,

Μελέτη του χειμαρρικού περιβάλλοντος του ποταμού Σπερχειού με το ολοκληρωμένο, υδρολογικό, φυσικής βάσης μοντέλο MIKE-SHE και χρήση GIS

Αειφορική ∆ιαχείριση Ορεινών Υδρολεκανών με ευφυή συστήματα και Γ.Σ.Π. 66

σχεδιασμένο για να αναλύει τα θέματα κατανομής του νερού σε διεθνές,

εθνικό ή τοπικό επίπεδο λεκάνης απορροής ποταμού. Μια περιεκτική, αλλά και

απλή εργαλειοθήκη για όλους όσους θέλουν να επιλύσουν προβλήματα σε

επίπεδο σχεδίου λεκάνης απορροής, με κλίμακα. Ένα εκπαιδευτικό εργαλείο

για τη διερεύνηση των επιλογών και τη λήψη αξιόπιστων αποφάσεων.

Εικόνα 2.11 : Απεικόνιση του μοντέλου ΜΙΚΕ ΒASIN

Το MIKE BASIN περιλαμβάνει τις εξής τυπικές εφαρμογές:

∆ίνει λύση σε πολλούς τομείς και προσφέρει εναλλακτικές λύσεις για

την κατανομή του νερού και προβλήματα έλλειψης νερού

Βελτιώνει ή / και βελτιστοποιεί τη δεξαμενή και πράξεις παραγωγής

υδροηλεκτρικής ενέργειας

∆ιερευνά τη συνδετική χρήση των υπόγειων και των επιφανειακών

υδάτων

Αξιολογεί και βελτιώνει την άρδευση και τις επιδόσεις του συστήματος

Page 67: Μεταπτυχιακή Διατριβή: Το χειμαρρικό περιβάλλον του ποταμού Σπερχειού με το ολοκληρωμένο, υδρολογικό,

Μελέτη του χειμαρρικού περιβάλλοντος του ποταμού Σπερχειού με το ολοκληρωμένο, υδρολογικό, φυσικής βάσης μοντέλο MIKE-SHE και χρήση GIS

Αειφορική ∆ιαχείριση Ορεινών Υδρολεκανών με ευφυή συστήματα και Γ.Σ.Π. 67

Αξιολογεί με σημεία και χωρίς, τους φορείς φορτίων ρύπανσης

∆ημιουργεί και συγκρίνει οικονομικά αποδοτικά μέτρα για τη

συμμόρφωση της ποιότητας των υδάτων

Αποθηκεύει, διαχειρίζεται και απεικονίζει τα διαχρονικά δεδομένα σε ένα

χωροταξικό πλαίσιο.

Το MIKE BASIN περιλαμβάνει εργαλεία και διαδικασίες για:

Πολυτομεακή ανάλυση και επεξεργασία χρονικών δεδομένων

Πολυάριθμη κατανομή του νερού και επιμερισμός αλγόριθμων

Προχωρημένες επιλογές λειτουργίας του ταμιευτήρα

Αναλυτική προσομοίωση ενέργειας του νερού

Επιλογές δρομολόγησης του ποταμού

Ζήτηση νερού για άρδευση και εκτίμηση απόδοσης των καλλιεργειών

Υδρολογική προσομοίωση

Η ευρεία κλίμακα στη μοντελοποίηση της ποιότητας των υδάτων

Εκτίμηση φορτίου ρύπων (σε συγκεκριμένα σημεία στις πηγές αλλά και

σε διάχυτα σημεία)

Απεριόριστοι οδηγοί προγραμματισμού

Page 68: Μεταπτυχιακή Διατριβή: Το χειμαρρικό περιβάλλον του ποταμού Σπερχειού με το ολοκληρωμένο, υδρολογικό,

Μελέτη του χειμαρρικού περιβάλλοντος του ποταμού Σπερχειού με το ολοκληρωμένο, υδρολογικό, φυσικής βάσης μοντέλο MIKE-SHE και χρήση GIS

Αειφορική ∆ιαχείριση Ορεινών Υδρολεκανών με ευφυή συστήματα και Γ.Σ.Π. 68

Οδηγοί παρουσίασης των αποτελεσμάτων

Οι παροχές και τα προνόμια του ΜΙΚΕ BASIN είναι ο σχεδιασμός μοντέλων

και σχεδιαγραμμάτων ακριβώς όπως είναι επιθυμητό χρησιμοποιώντας τα

ενσωματωμένα χαρακτηριστικά και τις λειτουργίες του GIS. ∆ημιουργείται μια

μοναδική εικόνα των χωρικών και χρονικών δεδομένων στη λεκάνη απορροής

του ποταμού. Αναπτύσσονται εμπνευσμένα εργαστήρια για μάθηση,

εντοπισμό βλαβών ή συζητήσεις συναίνεσης με ζωντανή διαμόρφωση

σεναρίων. Τέλος δημιουργούνται οι χάρτες, τα διαγράμματα και οι πίνακες που

είναι απαραίτητοι κάθε φορά για δημόσιες παρουσιάσεις.

2.9.8.5 ΜΙΚΕ SHE

Το MIKE SHE προσφέρει πραγματικά ολοκληρωμένη μοντελοποίηση

των υπόγειων υδάτων, των επιφανειακών υδάτων, της επαναφόρτισης και

της εξατμισοδιαπνοής. Εν ολίγοις, όλες τις πτυχές υδρολογίας που είναι

σημαντικές αν το έργο που πρέπει να γίνει απαιτεί μια ολοκληρωμένη

μοντελοποίηση. Κανένα άλλο εργαλείο είτε συνδυασμός εργαλείων δε μπορεί

να ταιριάξει με το MIKE SHE όσον αφορά την αδιάλειπτη ενσωμάτωση όλων

των σημαντικών διεργασιών του υδρολογικού κύκλου σε επίπεδο υδρολογικής

λεκάνης.

Το MIKE SHE περιέχει τις εξής εφαρμογές πεδίου και χρησιμοποιείται:

Ολοκληρωμένη μοντελοποίηση της λεκάνης

Στη συνδυασμένη χρήση και διαχείριση των υπόγειων και των

επιφανειακών υδάτων

Page 69: Μεταπτυχιακή Διατριβή: Το χειμαρρικό περιβάλλον του ποταμού Σπερχειού με το ολοκληρωμένο, υδρολογικό,

Μελέτη του χειμαρρικού περιβάλλοντος του ποταμού Σπερχειού με το ολοκληρωμένο, υδρολογικό, φυσικής βάσης μοντέλο MIKE-SHE και χρήση GIS

Αειφορική ∆ιαχείριση Ορεινών Υδρολεκανών με ευφυή συστήματα και Γ.Σ.Π. 69

Στην Άρδευση και τη διαχείριση της ξηρασίας

∆ιαχείριση και αποκατάσταση υγροτόπων.

Περιβαλλοντική ροή ποταμού.

∆ιαχείριση πλημμυρικής περιοχής.

Στα υπόγεια ύδατα που προκαλούν πλημμύρα.

Στη χρήση γης και τις κλιματικές αλλαγές.

Θρεπτική διαχείριση και απόληξη.

Αποκατάσταση υπόγειων υδάτων.

Το MIKE SHE πρόκειται για ένα ευέλικτο μοντέλο, το πλαίσιο του

οποίου περιλαμβάνει μια σειρά από αριθμητικές μεθόδους για κάθε υδρολογική

διαδικασία. ∆ιαθέτει ένα προηγμένο, εννοιολογικό, μοντέλο-ανεξάρτητο GUI,

με πλήρη ισορροπία νερού, για όλες τις υδρολογικές διεργασίες. Οι

υδρολογικές μέθοδοι, καθώς και οι πολυάριθμοι μέθοδοι μπορούν να

συνδυαστούν, γεγονός το οποίο εξαρτάται από τις απαιτήσεις των εφαρμογών

και τη διαθεσιμότητα των δεδομένων.

Πιο συγκεκριμένα, οι διαδικασίες του υδρολογικού προσομοιώνονται ως

ακολούθως:

Επιφανειακή ροή - To MIKE SHE περιλαμβάνει μία απλή, ημι-

διανεμημένη μέθοδο επιφανειακής ροής για τη μοντελοποίηση της

βροχόπτωσης-απορροής. Περιλαμβάνει επίσης μία 2D μέθοδο, διάχυτου

κύματος, με πεπερασμένη διαφορά, για τη λεπτομερή μοντελοποίηση

Page 70: Μεταπτυχιακή Διατριβή: Το χειμαρρικό περιβάλλον του ποταμού Σπερχειού με το ολοκληρωμένο, υδρολογικό,

Μελέτη του χειμαρρικού περιβάλλοντος του ποταμού Σπερχειού με το ολοκληρωμένο, υδρολογικό, φυσικής βάσης μοντέλο MIKE-SHE και χρήση GIS

Αειφορική ∆ιαχείριση Ορεινών Υδρολεκανών με ευφυή συστήματα και Γ.Σ.Π. 70

της απορροής και των πλημμυρών , συμπεριλαμβανομένων των

πλημμυρών από και προς ένα ποτάμι.

Ροή Ποταμού - Πλήρης, 1D υδροδυναμική (βάσει MIKE 11), είναι

διαθέσιμη για τη ροή σε κανάλι, συμπεριλαμβανομένων υδραυλικών

κατασκευών, όπως υδατοφράκτες και οχετοί. Η εκφόρτιση του

ποταμού μπορεί επίσης να υπολογιστεί μεθόδους υπολογισμού της

ροής, οι οποίοι μπορούν να απλοποιήσουν σε μεγάλο βαθμό τους

υπολογισμούς για τα μεγάλα δίκτυα.

Ακόρεστη ζώνη - Το MIKE SHE περιλαμβάνει μια 1D, πολλαπλών

στρώσεων, ροή βαρύτητας ή της μεθόδου εξίσωσης Richards, για

ακόρεστη ροή (μόνο για την έκδοση Enterprise). Εναλλακτικά, μια

διστρωματική ζώνη μοντελοποίησης μπορεί να χρησιμοποιηθεί για

απλούς υδατικούς υπολογισμούς της ακόρεστης ζώνης. Η διήθηση της

βλάστησης και του χώματος και η παρακαμπτήριος ροή των

μακροπόρων και των υποπλεγμάτων, καθώς και η μεταβλητότητα της

είναι επίσης διαθέσιμα.

Εξατμισοδιαπνοή - Η εξατμισοδιαπνοή είναι το μεγαλύτερο μέρος

του υδατικού ισοζυγίου. Στο MIKE SHE, η εξατμισοδιαπνοή από τη

βλάστηση υπολογίζεται από την διακοπή της αποθήκευσης, το χιόνι,

την επιφάνεια του εδάφους, του κατακλυσμένου νερού, τη ζώνη του

ριζικού συστήματος και τα υπόγεια ύδατα. Έτσι, συνδέονται άμεσα με

την απορροή, τη διήθηση και τη ροή των υπογείων υδάτων.

Υπόγεια ύδατα - Για λεπτομερείς αλληλεπιδράσεις υπόγειων-

επιφανειακών νερών, το MIKE SHE περιλαμβάνει 3D, πεπερασμένη

Page 71: Μεταπτυχιακή Διατριβή: Το χειμαρρικό περιβάλλον του ποταμού Σπερχειού με το ολοκληρωμένο, υδρολογικό,

Μελέτη του χειμαρρικού περιβάλλοντος του ποταμού Σπερχειού με το ολοκληρωμένο, υδρολογικό, φυσικής βάσης μοντέλο MIKE-SHE και χρήση GIS

Αειφορική ∆ιαχείριση Ορεινών Υδρολεκανών με ευφυή συστήματα και Γ.Σ.Π. 71

διαφορά υπόγειας ροής υδάτων, η οποία στραγγίζει την λεκάνη

απορροής των υπόγειων υδάτων κατευθείαν στα επιφανειακά νερά.

Είναι διαθέσιμη μια γραμμική μέθοδος υπολογισμού υπόγειων

ταμιευτήρων όπως επίσης και διαχείριση ολόκληρου του υδατικού

ισοζυγίου για μια λεκάνη απορροής, καθώς και διανεμημένη

μοντελοποίηση βροχής-απορροής.

Ποιότητα του νερού - Το MIKE SHE περιλαμβάνει την ολοκληρωμένη

προσομοίωση μεταφοράς διαλυτών (αδρόκοκκων) ουσιών στην

επιφάνεια του νερού και στο υπέδαφος, συμπεριλαμβανομένων

προηγμένων μεθόδων αποσύνθεσης διαλυτής ουσίας, απορρόφησης,

επιλεκτικής πρόσληψης, καθώς και κατακρημνισμάτων (μόνο για την

έκδοση Enterprise). Για την προστασία του νερού που προέρχεται από

τις πηγές και για την ανάλυση της ηλικίας των υπόγειων υδάτων, το

πλήρως δυναμικό πακέτο παρακολούθησης των σωματιδίων βασίζεται

στην τυχαία μέθοδο ποδιών, η οποία είναι διαθέσιμη σε κορεσμένες

ζώνες (μόνο για την έκδοση Enterprise).

Ισορροπία του Νερού - Περιεκτικό και ευέλικτο υπολογισμό του

υδατικού ισοζυγίου των επιμέρους τμημάτων ή όλου του υδρολογικού

κύκλου για κάθε δεδομένη χρονική περίοδο και περιοχή.

Κάποια πρόσθετα χαρακτηριστικά (μόνο για την έκδοση Enterprise),

του μοντέλου είναι:

Έλλειμμα με γνώμονα την άρδευση από πολλαπλές πηγές (για

παράδειγμα, ποταμιών και υπόγειων υδάτων) που υπόκεινται σε

έλεγχο και έχουν όρια στην άδεια που παίρνουν.

Page 72: Μεταπτυχιακή Διατριβή: Το χειμαρρικό περιβάλλον του ποταμού Σπερχειού με το ολοκληρωμένο, υδρολογικό,

Μελέτη του χειμαρρικού περιβάλλοντος του ποταμού Σπερχειού με το ολοκληρωμένο, υδρολογικό, φυσικής βάσης μοντέλο MIKE-SHE και χρήση GIS

Αειφορική ∆ιαχείριση Ορεινών Υδρολεκανών με ευφυή συστήματα και Γ.Σ.Π. 72

AUTOCAL - γενικευμένο εργαλείο για τον υπολογισμό των παραμέτρων

και της ανάλυσης ευαισθησίας.

Τα δύο διαμορφωμένα πακέτα του MIKE SHE που είναι διαθέσιμα,

είναι:

MIKE SHE Studio (Ταυτόσημο με το MIKE 11 Studio) - Το ιδανικό

εργαλείο για τη διανομή μοντέλων βροχόπτωσης-απορροής ή ρύθμισης

της ισορροπίας του επιπέδου του νερού, καθώς και μελέτες διαχείρισης

των υδάτων. Το MIKE SHE Studio είναι επίσης ένα ισχυρό 1D-2D

εργαλείο επιφανειακών υδάτων για τη μοντελοποίηση των πλημμυρών

όταν σχετίζεται με την εξατμισοδιαπνοή, η διήθηση και τα υπόγεια

ύδατα Οι ενότητες του MIKE 11 που περιλαμβάνονται στο MIKE SHE

Studio είναι οι εξής: HD250, SO και η DB.

MIKE SHE Enterprise - Το ιδανικό εργαλείο για προχωρημένη

ολοκληρωμένη μοντελοποίηση υπόγειων και επιφανειακών υδάτων,

συμπεριλαμβανομένης της ποιότητας του νερού. Περιλαμβάνει όλες τις

λειτουργίες της MIKE SHE Studio, συν τις πρόσθετες επιλογές που

αναφέρονται πιο πάνω. Οι ενότητες του MIKE 11 που περιλαμβάνονται

στο MIKE SHE Enterprise είναι οι εξής: HD250, SO, η DB και η AD.

Η DHI έχει 30 χρόνια εμπειρίας στην ολοκληρωμένη υδρολογική

μοντελοποίηση - περισσότερο από κάθε άλλο οργανισμό στον κόσμο. Είναι

αυτή την εμπειρία που έχει ενσωματωθεί στο MIKE SHE και είναι στη διάθεση

των χρηστών, μέσω της δέσμευσης της DHI να προσφέρει ανώτερη τεχνική

υποστήριξη και κατάρτιση. Εάν το σχέδιό του χρήστη περιλαμβάνει τον

συνδυασμό διεργασιών υπόγειων και επιφανειακών υδάτων, τότε το MIKE

SHE είναι ο πιο γρήγορος τρόπος για να παραχθούν πραγματικά

Page 73: Μεταπτυχιακή Διατριβή: Το χειμαρρικό περιβάλλον του ποταμού Σπερχειού με το ολοκληρωμένο, υδρολογικό,

Μελέτη του χειμαρρικού περιβάλλοντος του ποταμού Σπερχειού με το ολοκληρωμένο, υδρολογικό, φυσικής βάσης μοντέλο MIKE-SHE και χρήση GIS

Αειφορική ∆ιαχείριση Ορεινών Υδρολεκανών με ευφυή συστήματα και Γ.Σ.Π. 73

ολοκληρωμένα μοντέλα. Με το MIKE SHE μπορούν να ερευνηθούν όλες οι

επιμέρους διαδικασίες του υδρολογικού κύκλου με λεπτομέρεια και να

προσαρμοστεί η πολυπλοκότητα του μοντέλου με τις ανάγκες του χρήστη.

Μπορούν επίσης να αναλυθούν πολυάριθμα προβλήματα ροής.

2.9.8.6 ΜΙΚΕ FEFLOW

To FEFLOW είναι ένα επαγγελματικό πακέτο λογισμικού για την

μοντελοποίηση της υπόγειας ροής και τη μεταφορά διαλυμένων συστατικών,

καθώς και για την μοντελοποίηση των διαδικασιών μεταφοράς θερμότητας

στο υπέδαφος. Το FEFLOW περιέχει πριν και μετά την λειτουργική

επεξεργασία, μια αποτελεσματική μηχανή προσομοίωσης. Μια φιλική προς τον

χρήστη γραφική διεπαφή, παρέχει εύκολη πρόσβαση στις εκτενείς επιλογές

διαμόρφωσης.

Το FEFLOW δεν είναι απλά ένα γραφικό περιβάλλον για μια ξεχωριστή

ανάπτυξη ενός πυρήνα προσομοίωσης. Πρόκειται για ένα εντελώς

ολοκληρωμένο σύστημα, από τη μηχανή προσομοίωσης μέχρι τη γραμμική

διεπαφή για τον χρήστη. Το μοντέλο χρησιμοποιείται από κορυφαία

ερευνητικά ινστιτούτα, πανεπιστήμια, εταιρίες συμβούλων επιχειρήσεων και

κυβερνητικούς οργανισμούς σε όλον τον κόσμο. Το πεδίο εφαρμογής του

μοντέλου κυμαίνεται από απλή τοπική κλίμακα, μέχρι μεγάλης κλίμακας

προσομοιώσεις συγκροτημάτων.

Page 74: Μεταπτυχιακή Διατριβή: Το χειμαρρικό περιβάλλον του ποταμού Σπερχειού με το ολοκληρωμένο, υδρολογικό,

Μελέτη του χειμαρρικού περιβάλλοντος του ποταμού Σπερχειού με το ολοκληρωμένο, υδρολογικό, φυσικής βάσης μοντέλο MIKE-SHE και χρήση GIS

Αειφορική ∆ιαχείριση Ορεινών Υδρολεκανών με ευφυή συστήματα και Γ.Σ.Π. 74

Εικόνα 2.12 : Απεικόνιση του μοντέλου FEFLOW

Μερικές από τις εφαρμογές του FEFLOW, φαίνονται στη συνέχεια:

Μοντελοποίηση πολύπλοκων γεωλογικών συστημάτων

Εξόρυξη και κατασκευή σηράγγων

Σενάρια αλλαγής χρήσεων γης και κλιματικών αλλαγών

Εφοδιασμός και διαχείριση των υπόγειων υδάτων

Αποκατάσταση της φυσικής εξασθένησης των υπόγειων υδάτων

∆ιήθηση – μέσω φραγμάτων ή αναχωμάτων

Γεωθερμική ενέργεια (κοντά ή βαθειά από την επιφάνεια, ανοιχτού και

κλειστού βρόχου)

Page 75: Μεταπτυχιακή Διατριβή: Το χειμαρρικό περιβάλλον του ποταμού Σπερχειού με το ολοκληρωμένο, υδρολογικό,

Μελέτη του χειμαρρικού περιβάλλοντος του ποταμού Σπερχειού με το ολοκληρωμένο, υδρολογικό, φυσικής βάσης μοντέλο MIKE-SHE και χρήση GIS

Αειφορική ∆ιαχείριση Ορεινών Υδρολεκανών με ευφυή συστήματα και Γ.Σ.Π. 75

∆ιείσδυση αλμυρού νερού

2.9.8.7 ΜΙΚΕ FLOOD

Το MIKE FLOOD είναι η πλήρης διαθέσιμη εργαλειοθήκη

μοντελοποίησης για τις πλημμύρες Περιλαμβάνει μια ευρεία επιλογή των 1D

και 2D κινητήρων προσομοίωσης πλημμυρών, δίνοντάς στο χρήστη τη

δυνατότητα να μοντελοποιήσει οποιοδήποτε πρόβλημα των πλημμυρών είτε

περιλαμβάνει ποτάμια, πλημμυρικές περιοχές, πλημμύρες σε δρόμους,

αποχετευτικό δίκτυα, παράκτιες περιοχές, παραβάσεις φραγμάτων και

αναχωμάτων ή οποιοδήποτε συνδυασμό των παραπάνω.

To MIKE FLOOD έχει εφαρμογή σε οποιαδήποτε κλίμακα από ένα

μεμονωμένο γεγονός μέχρι πολλά περιφερειακά μοντέλα. Ανεξάρτητες μελέτες

έχουν δείξει ότι μπορούν να εξοικονομηθούν μήνες προσπαθειών και να

δημιουργηθούν ακόμα πιο αξιόπιστα μοντέλα με τη 1D προσομοίωση που

προσφέρει το MIKE FLOOD.

Κάποιες τυπικές εφαρμογές πεδίου του ΜΙΚΕ FLOOD, είναι:

Ταχεία αξιολόγηση πλημμύρας

Χαρτογράφηση επικινδυνότητας πλημμύρας

Ανάλυση επικινδυνότητας πλημμύρας για τις βιομηχανικές,

κατοικημένες ή πολιτιστικής κληρονομιάς, περιοχές.

Σχεδιασμός εκτάκτου ανάγκης λόγω πλημμύρας, όπως για παράδειγμα

προγραμματισμός και προτεραιότητες διαδρομών εκκένωσης.

Αξιολόγηση θεμάτων που αφορούν τις κλιματικές αλλαγές.

Μελέτες σε περίπτωση αποτυχίας αποτροπής της πλημμύρας.

Page 76: Μεταπτυχιακή Διατριβή: Το χειμαρρικό περιβάλλον του ποταμού Σπερχειού με το ολοκληρωμένο, υδρολογικό,

Μελέτη του χειμαρρικού περιβάλλοντος του ποταμού Σπερχειού με το ολοκληρωμένο, υδρολογικό, φυσικής βάσης μοντέλο MIKE-SHE και χρήση GIS

Αειφορική ∆ιαχείριση Ορεινών Υδρολεκανών με ευφυή συστήματα και Γ.Σ.Π. 76

Ολοκληρωμένη αστική αποχέτευση και μοντελοποίηση των ποτάμιων και των παρόχθιων πλημμυρών.

Εικόνα 2.13 : Απεικόνιση του μοντέλου ΜΙΚΕ FLOOD

Οι κινητήρες 1D (1-διάστατοι) και 2D (2-διάστατοι) μπορούν να

συνδεθούν σε από πολλές απόψεις παρέχοντας πλήρη ευελιξία και δυνατότητα

διερεύνησης πολύπλοκων περιβαλλόντων που αφορούν τις αστικές

πλημμύρες, τις παράκτιες καθώς και τις παραποτάμιες πλημμύρες, όπως

φαίνεται πιο κάτω:

Αστικές πλημμύρες - Η προσομοίωση του επιπέδου της ακρίβειας

των αστικών πλημμυρών που απαιτείται στις μέρες μας συχνά καλείται

να χρησιμοποιήσει ένα 1D μοντέλο ροής σε αγωγό, σε συνδυασμό με

ένα 2D μοντέλο επιφανειακής ροής. Το MIKE FLOOD προσφέρει ένα

τέτοιο συνδυασμό μοντέλων, μέσω της σύζευξης της MIKE URBAN CS

και του MIKE 21. Το MIKE FLOOD, θα προσομοιώσει αποτελεσματικά

οποιαδήποτε αιτία αστικής πλημμύρας, συμπεριλαμβανομένης της

Page 77: Μεταπτυχιακή Διατριβή: Το χειμαρρικό περιβάλλον του ποταμού Σπερχειού με το ολοκληρωμένο, υδρολογικό,

Μελέτη του χειμαρρικού περιβάλλοντος του ποταμού Σπερχειού με το ολοκληρωμένο, υδρολογικό, φυσικής βάσης μοντέλο MIKE-SHE και χρήση GIS

Αειφορική ∆ιαχείριση Ορεινών Υδρολεκανών με ευφυή συστήματα και Γ.Σ.Π. 77

δυνατής τοπικής βροχής, την ανεπάρκεια της χωρητικότητας σε νερό

των κόλπων των όμβριων υδάτων στο αποστραγγιστικό δίκτυο, καθώς

και των πλημμυρών που προκαλούνται από υπερχείλιση των υδάτων

των γειτονικών χειμάρρων ή των παράκτιων αντιπλημμυρικών έργων.

Κατά την προσομοίωση αστικών πλημμυρών με το MIKE FLOOD, το

νερό ανταλλάσσεται μεταξύ του μοντέλου σωληνωτού αγωγού ροής

και του επιφανειακού μοντέλου ροής μέσω του συνδυασμού των

μοντέλων στη θέση των κόμβων, των σωλήνων, των υδατοφρακτών ή

των εκροών. Σε αυτή την περίπτωση τα αστικά πλημμυρικά νερά, που

προσομοιώνονται με το 2D μοντέλο επιφανειακής ροής, θα εισέλθουν

στον 1D μοντέλο σωληνωτού αγωγού ροής από εκεί που εισέρχονται

τα όμβρια ύδατα ή αντίστροφα, όταν το νερό θα στραγγιστεί από το

έδαφος κατά την πρόσθετη επιβάρυνση του υπόγειου δικτύου αγωγών.

Ο Καθορισμός της ζεύξης μεταξύ του σωλήνα και του επιφανειακού

μοντέλου ροής καθώς και η δρομολογημένες προσομοιώσεις και η

οπτικοποίηση των αποτελεσμάτων υποστηρίζονται στο GUI από το

ΜΙΚΕ FLOOD καθώς και το MIKE URBAN.

Παράκτιες πλημμύρες - Το ΜΙΚΕ FLOOD είναι το ιδανικό πακέτο για

την αποτελεσματική και ακριβή αξιολόγηση των παράκτιων κινδύνων

πλημμύρας, είτε σχετίζονται είναι με τις πλημμύρες των παράκτιων

πόλεων και των υποδομών τους, είτε με ποιοτική αποκατάσταση

πλημμυρισμένων περιοχών χαμηλού υψόμετρου. Η ευελιξία των

συνιστωσών του ΜΙΚΕ FLOOD καθιστά ικανή μια προοδευμένη

μοντελοποίηση πολύπλοκων και δυναμικών περιστατικών που

οφείλονται σε κύματα που δημιουργούνται από καταιγίδες στον ωκεανό

και έχουν επιπτώσεις στις εκβολές των ποταμών, στα ποτάμια και

κανάλια αποστράγγισης, καθώς και τα συστήματα αποχέτευσης. Το

ΜΙΚΕ FLOOD προσφέρει την δυνατότητα να ερευνηθούν τις

επιπτώσεις της παράκτιας προστασίας, όπως αναχώματα / πόλντερ, και

η παλιρροιακές πύλες, ή άλλες επιχειρησιακές δομές σε περιοχές των

δέλτα. Σε συνδυασμό με ένα από τα MIKE μοντελοποίησης κυμάτων

Page 78: Μεταπτυχιακή Διατριβή: Το χειμαρρικό περιβάλλον του ποταμού Σπερχειού με το ολοκληρωμένο, υδρολογικό,

Μελέτη του χειμαρρικού περιβάλλοντος του ποταμού Σπερχειού με το ολοκληρωμένο, υδρολογικό, φυσικής βάσης μοντέλο MIKE-SHE και χρήση GIS

Αειφορική ∆ιαχείριση Ορεινών Υδρολεκανών με ευφυή συστήματα και Γ.Σ.Π. 78

(MIKE 21 Spectral Wave ή MIKE 21 Boussinesq Wave) το ΜΙΚΕ FLOOD

μπορεί να απευθυνθεί σε όλες τις πτυχές των παράκτιων επιπτώσεων

των θυελλωδών κυμάτων και των πλημμυρών.

Παραποτάμιες πλημμύρες - Το ΜΙΚΕ FLOOD είναι ένα πολύ

αποτελεσματικό και ευέλικτο εργαλείο για την μοντελοποίηση των

πλημμυρών του ποταμού, όταν διευρύνεται ο κίνδυνος πλημμύρας

από την άνοδο της στάθμης των υδάτων στον ποταμό / κανάλι,

σύστημα ή / και από υψηλή ένταση βροχόπτωσης στην περιοχή της

λεκάνης. Οι πλημμύρες μπορούν να διερευνηθούν σε πολλαπλές

κλίμακες που κυμαίνονται από μεγάλης κλίμακας περιοχές της λεκάνης

απορροής μέχρι τις τοπικές επιπτώσεις σε ειδικές, χαμηλές πλημμύρες

που βρίσκονται σε επιρρεπείς περιοχές κατά μήκος του ποταμού. Κατά

την προσομοίωση της πλημμύρας σε ένα ποταμό, προτιμάται συνήθως

ο συνδυασμός ενός 1D ανοικτού μοντέλου καναλιού, χρησιμοποιώντας

MIKE 11, και ενός 2D επιφανειακής ροής, χρησιμοποιώντας MIKE 21. Η

ευελιξία του σε συνδυασμό 1D/2D κινητήρες παρέχει πολλές ευκαιρίες

για την ανάλυση πολύπλοκων ζητημάτων, όπως: προβλήματα

μεταφοράς στον ποταμό λόγω ακατάλληλης διατήρησης της

βλάστησης, περιορισμένης χωρητικότητα αποθήκευσης πλημμύρας ,

των υποδομών που υπάρχουν στις όχθες του ποταμού και στην κοίτη

για τις πλημμύρες, τη λειτουργία των υδραυλικών έργων και

δεξαμενών, θραύση φραγμάτων ή καναλιών, αλλαγές στη χρήση γης,

κλπ. Το MIKE 11 και το MIKE 21 μπορούν να συνδυαστούν με το ΜΙΚΕ

FLOOD είτε σε συγκεκριμένα σημεία ή να διανεμηθούν καθ 'όλη την

έκταση του ποταμού σε κάθε πλευρά της κύριας κοίτης του ποταμού.

Page 79: Μεταπτυχιακή Διατριβή: Το χειμαρρικό περιβάλλον του ποταμού Σπερχειού με το ολοκληρωμένο, υδρολογικό,

Μελέτη του χειμαρρικού περιβάλλοντος του ποταμού Σπερχειού με το ολοκληρωμένο, υδρολογικό, φυσικής βάσης μοντέλο MIKE-SHE και χρήση GIS

Αειφορική ∆ιαχείριση Ορεινών Υδρολεκανών με ευφυή συστήματα και Γ.Σ.Π. 79

2.9.8.8 ΜΙΚΕ 21C

To ΜΙΚΕ 21C είναι ένα από τα πιο εδραιωμένα εργαλεία για την

προσομοίωση της ανάπτυξης στην κοίτη του ποταμού και του καναλιού στο

υδραυλικό σύστημα. Η διεργασίες εξομοίωσης περιλαμβάνουν τη διάβρωση

της όχθης των ποταμών, μείωση της στάθμης του νερού που την επέφεραν

δραστηριότητες όπως οι κατασκευές και οι βυθοκορήσεις, εποχιακής

διακύμανσης της ροής, και πολλά άλλα. Το ΜΙΚΕ 21C βασίζεται σε μια έκδοση

του δισδιάστατου μοντέλου επιφανειακής ροής των υδάτων, του MIKE 21, και

είναι ειδικά προσαρμοσμένο στις εφαρμογές της μορφολογίας του ποταμού.

Το ΜΙΚΕ 21C περιλαμβάνει τις εξής τυπικές εφαρμογές:

Σχεδιασμός προστατευτικών σχεδίων, ενάντια στη διάβρωση της κοίτης

Αξιολόγηση των μέτρων για την μείωση ή τη διαχείριση της πτώσης της

στάθμης του νερού.

Ανάλυση ευθυγραμμίσεων και διαστάσεων των διαύλων ναυσιπλοΐας

για την ελαχιστοποίηση του κεφαλαίου και τη συντήρηση της

βυθοκόρησης.

Πρόβλεψη καθίζησης από πρόσληψη του νερού, από απόληψη, από

υδροφράκτες, από τα λιμάνια και από ταμιευτήρες.

Πρόβλεψη των επιπτώσεων σε γέφυρες, τούνελ και σε διασταυρώσεις

αγωγών για την υδραυλική και τη μορφολογία του καναλιού του

ποταμού

Βελτιστοποίηση των σχεδίων αποκατάστασης για το περιβάλλον στα συστήματα της πλημμυρικής περιοχής των καναλιών.

Page 80: Μεταπτυχιακή Διατριβή: Το χειμαρρικό περιβάλλον του ποταμού Σπερχειού με το ολοκληρωμένο, υδρολογικό,

Μελέτη του χειμαρρικού περιβάλλοντος του ποταμού Σπερχειού με το ολοκληρωμένο, υδρολογικό, φυσικής βάσης μοντέλο MIKE-SHE και χρήση GIS

Αειφορική ∆ιαχείριση Ορεινών Υδρολεκανών με ευφυή συστήματα και Γ.Σ.Π. 80

Σχεδιασμός δικτύων παρακολούθησης που βασίζονται στην πρόβλεψη της μορφολογίας του εδάφους.

Το ΜΙΚΕ 21C είναι ένα εξειδικευμένο εργαλείο για σοβαρή

μοντελοποίηση της μορφολογίας του ποταμού. Είναι, κατά μια έννοια, η

συλλογική γνώση της DHI που συσκευάζεται και διατίθενται στους μηχανικούς

ποταμών σε όλο τον κόσμο.

Εικόνα 2.14 : Απεικόνιση του μοντέλου ΜΙΚΕ 21C

Page 81: Μεταπτυχιακή Διατριβή: Το χειμαρρικό περιβάλλον του ποταμού Σπερχειού με το ολοκληρωμένο, υδρολογικό,

Μελέτη του χειμαρρικού περιβάλλοντος του ποταμού Σπερχειού με το ολοκληρωμένο, υδρολογικό, φυσικής βάσης μοντέλο MIKE-SHE και χρήση GIS

Αειφορική ∆ιαχείριση Ορεινών Υδρολεκανών με ευφυή συστήματα και Γ.Σ.Π. 81

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3

Υλικά και Μέθοδοι

3.1 Περιοχή Μελέτης

3.1.1. Γενικά Χαρακτηριστικά Περιοχής Μελέτης

Η περιοχή όπου διεξήχθη η έρευνα, είναι η λεκάνη απορροής του

ποταμού Σπερχειού, η οποία βρίσκεται στην ανατολική Στερεά Ελλάδα.

Eικόνα 3.015: Περιοχή έρευνας στον Ελλαδικό χώρο

Ο Σπερχειός ποταμός πηγάζει από το όρος Τυμφρηστός (υψόμετρο

2.327 m) το οποίο καταλαμβάνει μεγάλο τμήμα των νομών Ευρυτανίας και

Φθιώτιδας, και με γενική κατεύθυνση προς τα ανατολικά, εισέρχεται στη

Φθιώτιδα, διασχίζει την ομώνυμη κοιλάδα (Κοιλάδα του Σπερχειού), ανάμεσα

στην Οίτη και στη δυτική προέκταση του όρους Όθρυς και εκχύνεται στον

Μαλιακό Κόλπο. Τροφοδοτείται από ένα πλήθος χειμαρρικών ρευμάτων τα

οποία πηγάζουν από τις οροσειρές Βαρδούσια ( 2.286 m), Όθρυς (1.170 m)

και Καλλίδρομο (2.116 m). Μεγαλύτερος συμβάλλοντάς του είναι ο

Page 82: Μεταπτυχιακή Διατριβή: Το χειμαρρικό περιβάλλον του ποταμού Σπερχειού με το ολοκληρωμένο, υδρολογικό,

Μελέτη του χειμαρρικού περιβάλλοντος του ποταμού Σπερχειού με το ολοκληρωμένο, υδρολογικό, φυσικής βάσης μοντέλο MIKE-SHE και χρήση GIS

Αειφορική ∆ιαχείριση Ορεινών Υδρολεκανών με ευφυή συστήματα και Γ.Σ.Π. 82

παραπόταμος Ίναχος (Βίστριζα), το οποίο πηγάζει από τα Βαρδούσια και είναι

δεξιός παραπόταμος, καθώς και ο Ρουστιανίτης, ενώ μικρότεροι συμβάλλοντες

είναι το Μαυρονέρι Φθιώτιδας, ο Γοργοπόταμος, και ο Φθιωτικός Ασωπός.

Στις εκβολές του στο Μαλιακό κόλπο ο Σπερχειός διαμορφώνει ένα

εκτεταμένο δέλτα, το οποίο δείχνει, ότι ο ποταμός μεταφέρει άφθονες φερτές

ύλες. Στη δελταϊκή περιοχή εκχύνονται επίσης απευθείας ή μέσω

περιφερειακών τάφρων και μικρά χειμαρρώδη ρεύματα, τα οποία και το

επηρεάζουν.

Ο Σπερχειός εμφανίζει ενιαία κεντρική κοίτη από τις πηγές του μέχρι και

το ύψος της Λαμίας περίπου. Από εκεί και μέχρι τις εκβολές του υπάρχουν

σήμερα τρεις κύριες κοίτες του ποταμού: η παλιά κοίτη (Παλιομάνα), η

νεώτερη κοίτη (Αλαμάνα) και η κοίτη εκτροπής. Υπάρχουν επίσης και μερικές

περιφερειακές τάφροι, οι οποίες κατά κανόνα μεταφέρουν τα νερά που

δέχονται, απευθείας στο δέλτα. Το εμβαδό της λεκάνης απορροής του

Σπερχειού ανέρχεται σε 1727,763 km2 και η περίμετρος της λεκάνης

απορροής σε 259,219 km.

3.1.2 Ιστορική Αναδρομή περιοχής Μελέτης

Στην Ελληνική μυθολογία, ο Σπερχειός λατρεύονταν ως ο ομώνυμος

θεός.

Κατά την αρχαιότητα, και στις δύο όχθες του Σπερχειού, κατοικούσαν

Αινιάνες, Μαλιείς και Οιταίοι. Οι Αινιάνες ήταν αρχαίο ελληνικό φύλλο

εγκαταστημένο κυρίως στη δυτική πλευρά της κοιλάδας του Σπερχειού και

είχαν ως πρωτεύουσά τους, την Υπάτη. Μοιράζονταν την κοιλάδα του

Σπερχειού με τους Μαλιείς οι οποίοι κατείχαν την ανατολική πλευρά της

κοιλάδας και είχαν ως πρωτεύουσα τη Λαμία καθώς και με τους Οιταίους, οι

οποίοι ήταν αρχαίο ελληνικό φύλλο και ήταν εγκαταστημένο στην ορεινή

περιοχή της Οίτης. Οι Οιταίοι σύμφωνα με τις αρχαίες αναφορές ήταν το

Page 83: Μεταπτυχιακή Διατριβή: Το χειμαρρικό περιβάλλον του ποταμού Σπερχειού με το ολοκληρωμένο, υδρολογικό,

Μελέτη του χειμαρρικού περιβάλλοντος του ποταμού Σπερχειού με το ολοκληρωμένο, υδρολογικό, φυσικής βάσης μοντέλο MIKE-SHE και χρήση GIS

Αειφορική ∆ιαχείριση Ορεινών Υδρολεκανών με ευφυή συστήματα και Γ.Σ.Π. 83

αρχαιότερο φύλλο στην ευρύτερη περιοχή της κοιλάδας του Σπερχειού και

περιορίστηκαν στα ορεινά μετά την κάθοδο των υπολοίπων φύλλων στην

περιοχή.

16Εικόνα 3.02: Τα κράτη της κοιλάδας του Σπερχειού κατά την αρχαιότητα

Στην ευρύτερη περιοχή του δέλτα το Σπερχειού υπήρχαν και τα στενά

των Θερμοπυλών , γνωστά για τη στρατηγική τους σημασία, καθώς και για

την μάχη που δόθηκε στην περιοχή το 480 π.Χ., μεταξύ συμμαχίας ελληνικών

κρατών-πόλεων υπό την διοίκηση του βασιλιά της Σπάρτης Λεωνίδα του Ά, και

της Περσικής Αυτοκρατορίας με επικεφαλής τον Ξέρξη τον Ά, τα οποία στη

συνέχεια λόγω των προσχώσεων του Σπερχειού, μετέθεσαν τον μύχο του

Μαλιακού 8 και πλέον χιλιόμετρα προς τα ανατολικά.

Page 84: Μεταπτυχιακή Διατριβή: Το χειμαρρικό περιβάλλον του ποταμού Σπερχειού με το ολοκληρωμένο, υδρολογικό,

Μελέτη του χειμαρρικού περιβάλλοντος του ποταμού Σπερχειού με το ολοκληρωμένο, υδρολογικό, φυσικής βάσης μοντέλο MIKE-SHE και χρήση GIS

Αειφορική ∆ιαχείριση Ορεινών Υδρολεκανών με ευφυή συστήματα και Γ.Σ.Π. 84

17Εικόνα 3.03: Οι εκβολές του Σπερχειού και η μεταβολή της ακτογραμμής από την αρχαιότητα.

Το 995, ο Νικηφόρος Ουρανός νίκησε παρά τον ποταμό αυτόν τους

Βούλγαρους.

Κατά την επανάσταση του 1821 δόθηκε στην περιοχή της γέφυρας

πριν τις εκβολές του η Μάχη της Αλαμάνας, όπου και αιχμαλωτίσθηκε ο

Αθανάσιος ∆ιάκος. Μετά την απελευθέρωση της Ελλάδας ο ποταμός αυτός

ήταν το πρώτο σύνορο του Ελληνικού Βασιλείου.

Το 1941 ο Σπερχειός αποτέλεσε τη δεύτερη διασυμμαχική αμυντική

γραμμή στην κάθοδο των Γερμανών.

Στις 25 Νοεμβρίου 1942, στην περιοχή της Κοιλάδας του Σπερχειού,

στο Γοργοπόταμο, ενωμένες αντιστασιακές δυνάμεις του ΕΛΑΣ του Άρη

Βελουχιώτη και του Ε∆ΕΣ του Ναπολέοντα Ζέρβα με τη συνεργασία Άγγλων

Page 85: Μεταπτυχιακή Διατριβή: Το χειμαρρικό περιβάλλον του ποταμού Σπερχειού με το ολοκληρωμένο, υδρολογικό,

Μελέτη του χειμαρρικού περιβάλλοντος του ποταμού Σπερχειού με το ολοκληρωμένο, υδρολογικό, φυσικής βάσης μοντέλο MIKE-SHE και χρήση GIS

Αειφορική ∆ιαχείριση Ορεινών Υδρολεκανών με ευφυή συστήματα και Γ.Σ.Π. 85

πρακτόρων ανατίναξαν τη σιδηροδρομική γέφυρα του Γοργοποτάμου. Στην

επιχείρηση έλαβαν μέρος 86 αντάρτες του ΕΛΑΣ, 52 του Ε∆ΕΣ και 14 Άγγλοι

κομάντος, ενώ τη γέφυρα υπερασπιζόταν μία φρουρά αποτελούμενη από 100

Ιταλούς στρατιώτες και 5 Γερμανούς, οι οποίοι διέθεταν βαρύ οπλισμό. Η

επιχείρηση της γέφυρας του Γοργοποτάμου αποτελεί μία από τις

σημαντικότερες πράξεις αντίστασης στην κατεχόμενη Ευρώπη την περίοδο

του 2ου Παγκοσμίου Πολέμου.

Ο Σπερχειός διέρχεται από τα όρια αρκετών κωμοπόλεων και χωριών,

τα μεγαλύτερα από τα οποία είναι η Σπερχειάδα, η Μακρακώμη, το

Λειανοκλάδι και η Ανθήλη, ενώ περνά και 3 χιλιόμετρα νότια από την πόλη της

Λαμίας. Το όνομά του ο Σπερχειός το έλαβε από το ρήμα σπέρχω –ομαι που

σημαίνει κινούμαι με ορμή και εξ αυτού ονομάσθηκε και η κωμόπολη

Σπερχειάδα (Παπαρρίζος, 2010).

3.1.3. Γεωγραφική θέση

Η λεκάνη απορροής του Σπερχειού οριοθετείται μεταξύ των

γεωγραφικών συντεταγμένων που φαίνονται στον πίνακα 3.01.

9Πίνακας 3.01: Οριοθέτηση Λεκάνης Απορροής Σπερχειού

Γεωγραφικό Πλάτος (y) 4285049,687 Νότιο Άκρο Γεωγραφικό Μήκος (x) 353579,893

Γεωγραφικό Πλάτος (y) 4326445,201 Βόρειο

Άκρο Γεωγραφικό Μήκος (x) 321003,025

Page 86: Μεταπτυχιακή Διατριβή: Το χειμαρρικό περιβάλλον του ποταμού Σπερχειού με το ολοκληρωμένο, υδρολογικό,

Μελέτη του χειμαρρικού περιβάλλοντος του ποταμού Σπερχειού με το ολοκληρωμένο, υδρολογικό, φυσικής βάσης μοντέλο MIKE-SHE και χρήση GIS

Αειφορική ∆ιαχείριση Ορεινών Υδρολεκανών με ευφυή συστήματα και Γ.Σ.Π. 86

1Χάρτης 3.01 : Η λεκάνη απορροής του Σπερχειού

3.1.4. Γεωλογικά χαρακτηριστικά

Η λεκάνη απορροής του ποταμού Σπερχειού από λιθολογικής πλευράς

διακρίνεται σε 3 κύριες ενότητες: (1) η δυτική πλευρά που καλύπτει από

Φλύσχη Παλαιοκαινικής – Ηωκαινικής ηλικίας των γεωτεκτονικών ζωνών της

ανατολικής Πίνδου και του Παρνασσού, (2) το νοτιο-ανατολικό τμήμα που

συνίσταται από ανθρακικά πετρώματα (δολομίτες και ασβεστόλιθους) του

Μέσου Τριαδικού – Κατ. Ιουρασικού της Πελαγονικής Ζώνης και (3) το βόρειο

και βορείο-ανατολικό τμήμα που αποτελείται από ένα οφιολιθικό σύμπλεγμα

της Υποπελαγονικής ζώνης.

Page 87: Μεταπτυχιακή Διατριβή: Το χειμαρρικό περιβάλλον του ποταμού Σπερχειού με το ολοκληρωμένο, υδρολογικό,

Μελέτη του χειμαρρικού περιβάλλοντος του ποταμού Σπερχειού με το ολοκληρωμένο, υδρολογικό, φυσικής βάσης μοντέλο MIKE-SHE και χρήση GIS

Αειφορική ∆ιαχείριση Ορεινών Υδρολεκανών με ευφυή συστήματα και Γ.Σ.Π. 87

Γεωλογικά η Ελλάδα χωρίζεται στις παρακάτω ζώνες (από ανατολή

προς δύση) :

10Πίνακας 3.02 : Γεωλογικές ζώνες Ελλάδας και συμβολισμοί

Γεωλογική Ζώνη Συμβολισμός Μάζα της Ροδόπης Rh

Σερβομακεδονική Μάζα Sm Περιροδοπική ζώνη CR

Ζώνη Αξιού Pe ζώνη παιονίας, Pa ζώνη πάικου, Αl ζώνη αλμωπίας

Πελαγονική ζώνη Pl Αττικοκυκλαδική ζώνη Ac Υποπελαγονική ζώνη Sp

Ζώνη Παρνασσού-Γκιώνας Pk Ζώνη Ωλονού-Πίνδου P

Ζώνη Γαβρόβου-Τρίπολης G Αδριατικοιόνιος ζώνη I

Ζώνη Παξών ή Προαπουλία Px

18Εικόνα 3.03 : Οι γεωλογικές ζώνες τις Ελλάδας

Page 88: Μεταπτυχιακή Διατριβή: Το χειμαρρικό περιβάλλον του ποταμού Σπερχειού με το ολοκληρωμένο, υδρολογικό,

Μελέτη του χειμαρρικού περιβάλλοντος του ποταμού Σπερχειού με το ολοκληρωμένο, υδρολογικό, φυσικής βάσης μοντέλο MIKE-SHE και χρήση GIS

Αειφορική ∆ιαχείριση Ορεινών Υδρολεκανών με ευφυή συστήματα και Γ.Σ.Π. 88

Για την περιοχή έρευνας ο χάρτης του μητρικού πετρώματος προήλθε

από τους χάρτες του Μητρικού πετρώματος σύμφωνα με τους εδαφολογικούς

χάρτες της Ελλάδος 1:50.000 του Ινστιτούτου Γεωλογικών και Μεταλλευτικών

Ερευνών (ΙΓΜΕ), και την ψηφιοποίηση του.

Από υδρολιθική πλευρά, η λεκάνη απορροής του ποταμού Σπερχειού

αποτελείται από αδιαπέρατους, πορώδεις και καρστικούς σχηματισμούς.

Οι αδιαπέρατοι σχηματισμοί είναι ο φλύσχης, που είναι το κατεξοχήν

διαδεδομένο πέτρωμα στην Ελλάδα, και καταλαμβάνει μεγάλο ποσοστό στην

περιοχή έρευνας μας, τα πλουτώνια και ηφαιστειακά πετρώματα, και τα

μεταμορφωμένα πετρώματα.

Στους πορώδεις σχηματισμούς ανήκουν οι κοκκώδεις προσχωματικές

αποθέσεις κυμαινόμενης υδροπερατότητας, οι κοκκώδεις μη προσχωματικές

αποθέσεις, μέτριας έως πολύ μικρής υδροπερατότητας και οι κοκκώδεις

μολασσικές αποθέσεις σχετικά μικρής υδροπερατότητας.

Τέλος, οι καρστικοί σχηματισμοί αποτελούνται από ασβεστόλιθους και

μάρμαρα περιορισμένης ανάπτυξης, κυμαινόμενης υδροπερατότητας και

Ασβεστόλιθους και μάρμαρα εκτεταμένης ανάπτυξης, μέτριας έως υψηλής

υδροπερατότητας. Αναλυτικά οι γεωλογικοί σχηματισμοί φαίνονται στον

πίνακα 3.03.

11Πίνακας 3.03: Γεωλογικοί σχηματισμοί λεκάνης απορροής Σπερχειού

ΓΕΩΛΟΓΙΚΟΙ ΣΧΗΜΑΤΙΣΜΟΙ

ΑΔΙΑΠΕΡΑΤΟΙ ΣΧΗΜΑΤΙΣΜΟΙ - Φλύσχης

ΑΔΙΑΠΕΡΑΤΟΙ ΣΧΗΜΑΤΙΣΜΟΙ - Πλουτώνια και ηφαιστιακά πετρώματα

ΑΔΙΑΠΕΡΑΤΟΙ ΣΧΗΜΑΤΙΣΜΟΙ - Μεταμορφωμένα πετρώματα

ΚΑΡΣΤΙΚΟΙ ΣΧΗΜΑΤΙΣΜΟΙ - Ασβεστόλιθοι και μάρμαρα εκτεταμένης ανάπτυξης, μέτριας έως υψηλής υδροπερατότητας

Page 89: Μεταπτυχιακή Διατριβή: Το χειμαρρικό περιβάλλον του ποταμού Σπερχειού με το ολοκληρωμένο, υδρολογικό,

Μελέτη του χειμαρρικού περιβάλλοντος του ποταμού Σπερχειού με το ολοκληρωμένο, υδρολογικό, φυσικής βάσης μοντέλο MIKE-SHE και χρήση GIS

Αειφορική ∆ιαχείριση Ορεινών Υδρολεκανών με ευφυή συστήματα και Γ.Σ.Π. 89

ΓΕΩΛΟΓΙΚΟΙ ΣΧΗΜΑΤΙΣΜΟΙ

ΚΑΡΣΤΙΚΟΙ ΣΧΗΜΑΤΙΣΜΟΙ - Ασβεστόλιθοι και μάρμαρα περιορισμένης ανάπτυξης, κυμαινόμενης υδροπερατότητας

ΠΟΡΩΔΕΙΣ ΣΧΗΜΑΤΙΣΜΟΙ - Κοκκώδεις προσχωματικές αποθέσεις κυμαινόμενης υδροπερατότητας

ΠΟΡΩΔΕΙΣ ΣΧΗΜΑΤΙΣΜΟΙ - Κοκκώδεις μη προσχωματικές αποθέσεις, μέτριας έως πολύ μικρής υδροπερατότητας

ΠΟΡΩΔΕΙΣ ΣΧΗΜΑΤΙΣΜΟΙ - Κοκκώδεις μολασσικές αποθέσεις σχετικά μικρής υδροπερατότητας

2Χάρτης 3.02 : Χάρτης του Γεωλογικών Σχηματισμών σύμφωνα με τους εδαφολογικούς χάρτες της Ελλάδος 1:50.000

3.1.5. Κλίμα

Το κλίμα της περιοχής χαρακτηρίζεται κατά Corczynski ως θαλάσσιο

μεταβατικό όπως και σε όλη την ελληνική επικράτεια. Εφαρμόζοντας την

κλιματική κατάταξη του Köppen προκύπτουν τα ακόλουθα:

Page 90: Μεταπτυχιακή Διατριβή: Το χειμαρρικό περιβάλλον του ποταμού Σπερχειού με το ολοκληρωμένο, υδρολογικό,

Μελέτη του χειμαρρικού περιβάλλοντος του ποταμού Σπερχειού με το ολοκληρωμένο, υδρολογικό, φυσικής βάσης μοντέλο MIKE-SHE και χρήση GIS

Αειφορική ∆ιαχείριση Ορεινών Υδρολεκανών με ευφυή συστήματα και Γ.Σ.Π. 90

Το σύνολο των μετεωρολογικών σταθμών της πεδινής περιοχής ανήκει

στον κλιματικό τύπο Csa δηλαδή “Μεσογειακός τύπος κλίματος ή

Μεσόθερμος τύπος κλίματος’’ με ξηρό και θερμό θέρος.

Στην ορεινή ζώνη η μέση ετήσια θερμοκρασία είναι εξαιτίας του

υψομέτρου είναι μικρότερη από 22Co και η βροχή παρουσιάζει μια

τάση ισοκατανομής μέσα σε ολόκληρο το χρόνο και ο αντίστοιχος

κλιματικός τύπος είναι Cfb. Πρόκειται για κλιματική ιδιαιτερότητα εντός

του κλιματικού πλαισίου της Ελληνικής επικράτειας η οποία

χαρακτηρίζει τις οροσειρές των νομών Φθιώτιδας και Ευρυτανίας (Ι.

∆ιαμαντής, 2001).

3.1.6. Χρήσεις γης - Βλάστηση

Για την κάλυψη των χρήσεων γης χρησιμοποιήθηκε η βάση δεδομένων

corine land cover του έτους 2000 η οποία δίνει μια μακροσκοπική εικόνα της

κατανομής των χρήσεων γης όπως καταγράφονται στη βασική κλίμακα του

corine LC, δηλαδή την κλίμακα 1:100.000 (Corine, 2000)

Οι μορφές της βλάστησης που επικρατούν στην λεκάνη απορροής του

Σπερχειού καθώς και οι κωδικοί σύμφωνα με το Corine 2000 και μετά την

επεξεργασία τους από το πρόγραμμα Arcmap 9.3, παρουσιάζονται στον πίνακα

3.04 και στο χάρτη 3.03.

12Πίνακας 3.04 : Χρήσεις Γης λεκάνης απορροής Σπερχειού

ΧΡΗΣΕΙΣ ΓΗΣ Γεωργική γη με σημαντικές εκτάσεις φυσικής βλάστησης (243)

∆άσος Πλατύφυλλων (311) ∆άσος Κωνοφόρων (312) Μικτό ∆άσος (313)

Φυσικοί Βοσκότοποι (321) Σκληροφυλλική βλάστηση (323)

Μεταβατικές δασώδεις - θαμνώδεις εκτάσεις (324)

Page 91: Μεταπτυχιακή Διατριβή: Το χειμαρρικό περιβάλλον του ποταμού Σπερχειού με το ολοκληρωμένο, υδρολογικό,

Μελέτη του χειμαρρικού περιβάλλοντος του ποταμού Σπερχειού με το ολοκληρωμένο, υδρολογικό, φυσικής βάσης μοντέλο MIKE-SHE και χρήση GIS

Αειφορική ∆ιαχείριση Ορεινών Υδρολεκανών με ευφυή συστήματα και Γ.Σ.Π. 91

3Χάρτης 3.03 : Χάρτης φυτοκάλυψης της περιοχής σύμφωνα με

το Corine 2000

3.2. Επιλογή της περιοχής μελέτης

Τα κριτήρια με τα οποία έγινε η επιλογή της λεκάνης απορροής του

Σπερχειού για αυτή την εφαρμογή είναι τα παρακάτω :

Είναι η περιοχή που αναπτύσσεται η κύρια παραγωγική και οικονοµική

δραστηριότητα του Ν. Φθιώτιδας . Με κύρια την γεωργική

εκμετάλλευση, τις μεταποιητικές επιχειρήσεις που βασίζονται σ’

αυτή, καθώς και άλλες δραστηριότητες δευτερογενούς τοµέα,

αλλά και στο χώρο παροχής υπηρεσιών τουριστικής δραστηριότητας.

Επίσης είναι ακόµη η περιοχή που εκτελούνται µεγάλα έργα υποδοµής

Page 92: Μεταπτυχιακή Διατριβή: Το χειμαρρικό περιβάλλον του ποταμού Σπερχειού με το ολοκληρωμένο, υδρολογικό,

Μελέτη του χειμαρρικού περιβάλλοντος του ποταμού Σπερχειού με το ολοκληρωμένο, υδρολογικό, φυσικής βάσης μοντέλο MIKE-SHE και χρήση GIS

Αειφορική ∆ιαχείριση Ορεινών Υδρολεκανών με ευφυή συστήματα και Γ.Σ.Π. 92

εθνικής κλίµακας όπως ο ΠΑΘΕ η Νέα διπλή σιδηροδροµική

γραµµή, ο Ε65.

Η περιοχή μελέτης εμφανίζεται με έντονο πολυσχιδές ανάγλυφο και

πυκνό υδρογραφικό δίκτυο, χαρακτηριστικό των αδιαπέρατων

πετρωμάτων που αποτελούν τη μεγαλύτερη έκταση της ορεινής μάζας.

Η περιοχή έχει πρόβλημα με πλημμυρικά φαινόμενα.

Η περιοχή έχει εξεταστεί και στην Πτυχιακή Εργασία «Το χειμαρρικό

περιβάλλον του ποταμού Σπερχειού» (Παπαρρίζος, 2010) όπου είχε

εξεταστεί με εμπειρικές εξισώσεις η υδατοπαροχή σε 61 υπολεκάνες

της υδρολογικής λεκάνης του Σπερχειού, ενώ στην παρούσα εργασία

πρόκειται να δοθεί ιδιαίτερη έμφαση στην προσομοίωση της παροχής

με το υδρολογικό μοντέλο MIKE SHE.

3.3. Περιβάλλον λειτουργίας

Τα προγράμματα που χρησιμοποιήθηκαν για την επεξεργασία, την

διεξαγωγή των αποτελεσμάτων και την παρουσίαση τους είναι τα εξής:

1. Το γεωγραφικό σύστημα πληροφοριών ArcGIS−Arcmap 9.3.

2. Το υδρολογικό μοντέλο ΜΙΚΕ SHE.

3. Το Microsoft Office Excel 2007.

4. Το Microsoft Office Word 2007.

5. Το COORD.GR.

6. Το AutoCAD 2009.

7. To Microsoft Office Picture Manager 2007.

8. Το GoogleEarth.

Page 93: Μεταπτυχιακή Διατριβή: Το χειμαρρικό περιβάλλον του ποταμού Σπερχειού με το ολοκληρωμένο, υδρολογικό,

Μελέτη του χειμαρρικού περιβάλλοντος του ποταμού Σπερχειού με το ολοκληρωμένο, υδρολογικό, φυσικής βάσης μοντέλο MIKE-SHE και χρήση GIS

Αειφορική ∆ιαχείριση Ορεινών Υδρολεκανών με ευφυή συστήματα και Γ.Σ.Π. 93

3.4. Κλιματικά δεδομένα

3.4.1 Ατμοσφαιρικά κατακρημνίσματα - θερμοκρασίες - παροχή

Για την εκτίμηση του μέσου ύψους βροχής στη λεκάνη απορροής του

ποταμού Σπερχειού, βρέθηκαν δεδομένα από οχτώ (8) βροχομετρικούς

σταθμούς. Οι βροχομετρικοί σταθμοί, οι συντεταγμένες των σταθμών, το

υψόμετρο, καθώς και η υπηρεσία στην οποία ανήκουν φαίνονται στον Πίνακα

3.03 και η κατά χώρο απεικόνισή τους στον χάρτη 3.04 για την περίοδο

01/01/1960 έως 30/09/1992, καθώς μέσα σε αυτό το χρονικό διάστημα

υπάρχουν κοινές μετρήσεις στους σταθμούς.

13Πίνακας 3.05 : Βροχομετρικοί σταθμοί με μετρήσεις βροχόπτωσης

Α/Α Σταθμός Χ Υ Υψόμετρο Υπηρεσία 1 ΝΕΟΧΩΡΙ 315175,257 4315241,958 800m ∆ΕΗ 2 ΠΙΤΣΙΩΤΑ 318191,453 4320724,159 800m ∆ΕΗ 3 ΔΥΟ ΒΟΥΝΑ 359344,352 4295729,67 460m ∆ΕΗ 4 ΖΗΛΕΥΤΟ 349762,011 4310806,889 120m ΥΠΕΚΑ 5 ΛΑΜΙΑ 364145,219 4306846,094 144m ΕΜΥ 6 ΤΡΙΛΟΦΟ 345572,798 4318289,286 580m ΥΠΕΚΑ 7 ΤΥΜΦΡΗΣΤΟΣ 319380,615 4309592,385 850m ΥΠΕΚΑ 8 ΥΠΑΤΗ 346729,322 4303463,669 286m ΥΠΕΚΑ

Page 94: Μεταπτυχιακή Διατριβή: Το χειμαρρικό περιβάλλον του ποταμού Σπερχειού με το ολοκληρωμένο, υδρολογικό,

Μελέτη του χειμαρρικού περιβάλλοντος του ποταμού Σπερχειού με το ολοκληρωμένο, υδρολογικό, φυσικής βάσης μοντέλο MIKE-SHE και χρήση GIS

Αειφορική ∆ιαχείριση Ορεινών Υδρολεκανών με ευφυή συστήματα και Γ.Σ.Π. 94

4 Χάρτης 3.04 : Χωρική κατανομή των Βροχομετρικών Σταθμών μέτρησης της βροχόπτωσης

Για την εκτίμηση της μέσης θερμοκρασίας, καθώς και της

εξατμισοδιαπνοής στη λεκάνη απορροής του ποταμού Σπερχειού, βρέθηκαν

δεδομένα από ένα (1) μετεωρολογικό σταθμό. Ο μετεωρολογικός σταθμός, οι

συντεταγμένες του σταθμού, το υψόμετρο, καθώς και η υπηρεσία στην οποία

ανήκει φαίνονται στον Πίνακα 3.04 και η κατά χώρο απεικόνισή του στον

χάρτη 3.05 για την περίοδο 01/01/1960 έως 31/12/2001.

14Πίνακας 3.06 : Μετεωρολογικοί σταθμοί στη λεκάνη απορροής του Σπερχειού

Α/Α Σταθμός Χ Υ Υψόμετρο Υπηρεσία 1 ΛΑΜΙΑ 364145,219 4306846,094 144m ΕΜΥ

Page 95: Μεταπτυχιακή Διατριβή: Το χειμαρρικό περιβάλλον του ποταμού Σπερχειού με το ολοκληρωμένο, υδρολογικό,

Μελέτη του χειμαρρικού περιβάλλοντος του ποταμού Σπερχειού με το ολοκληρωμένο, υδρολογικό, φυσικής βάσης μοντέλο MIKE-SHE και χρήση GIS

Αειφορική ∆ιαχείριση Ορεινών Υδρολεκανών με ευφυή συστήματα και Γ.Σ.Π. 95

5Χάρτης 3.05 : Χωρική κατανομή του Μετεωρολογικού Σταθμού λεκάνης απορροής Σπερχειού

Για την εκτίμηση της παροχής στη λεκάνη απορροής του ποταμού

Σπερχειού, βρέθηκαν δεδομένα από τρείς (3) σταθμούς παροχής, οι οποίοι

βρίσκονται πάνω στην κεντρική κοίτη του ποταμού. Οι σταθμοί παροχής, οι

συντεταγμένες των σταθμών, καθώς και η υπηρεσία στην οποία ανήκουν

φαίνονται στον Πίνακα 3.05 και η κατά χώρο απεικόνισή του στον χάρτη 3.06

για την περίοδο 01/10/1962 έως 28/02/1982.

15Πίνακας 3.07 : Σταθμοί με μετρήσεις παροχής

Α/Α Σταθμός Χ Υ Υψόμετρο Υπηρεσία 1 KAΣΤΡΙ 344.355,29 4.311.962,35 100 m ∆.Ε.Η. 2 ΚΟΜΠΟΤΑΔΕΣ 357.834,94 4.303.288,50 20 m ∆.Ε.Η. 3 ΚΟΜΜΑ 364.101,51 4.301.116,10 12 m ∆.Ε.Η.

Page 96: Μεταπτυχιακή Διατριβή: Το χειμαρρικό περιβάλλον του ποταμού Σπερχειού με το ολοκληρωμένο, υδρολογικό,

Μελέτη του χειμαρρικού περιβάλλοντος του ποταμού Σπερχειού με το ολοκληρωμένο, υδρολογικό, φυσικής βάσης μοντέλο MIKE-SHE και χρήση GIS

Αειφορική ∆ιαχείριση Ορεινών Υδρολεκανών με ευφυή συστήματα και Γ.Σ.Π. 96

6 Χάρτης 3.06 : Χωρική κατανομή των σταθμών μέτρησης της παροχής

3.4.1.1. Έλεγχος ομοιογένειας δεδομένων

Πριν από την ανάλυση των βροχομετρικών δεδομένων ενός σταθμού

πρέπει πρώτα να ελεγχθεί η ποιότητα και η πληρότητα των δεδομένων. Για

τον έλεγχο της ποιότητας των παρατηρήσεων γίνεται έλεγχος της

ομοιογένειας τους. Ελέγχεται, δηλαδή, κατά πόσο το σύνολο των

παρατηρήσεων προέκυψε με τις ίδιες συνθήκες μετρήσεως. Η αλλαγή της

θέσης του οργάνου, η αντικατάσταση του οργάνου καθώς και η αλλαγή του

παρατηρητή οδηγούν συνήθως σε μη ομοιογενή δεδομένα. Ο έλεγχος της

ομοιογένειας των δεδομένων ενός σταθμού γίνεται με μεθόδους όπως της

διπλής αθροιστικής καμπύλης, των αθροιστικών αποκλίσεων, της δοκιμής

πιθανοφάνειας, της αναλογίας Von Neumann κλπ.. Ο πιο συνηθισμένος τρόπος

για έλεγχο ομοιογένειας στις χρονοσειρές βροχοπτώσεων είναι η δημιουργία

διπλής αθροιστικής καμπύλης (Digman,1994).

Page 97: Μεταπτυχιακή Διατριβή: Το χειμαρρικό περιβάλλον του ποταμού Σπερχειού με το ολοκληρωμένο, υδρολογικό,

Μελέτη του χειμαρρικού περιβάλλοντος του ποταμού Σπερχειού με το ολοκληρωμένο, υδρολογικό, φυσικής βάσης μοντέλο MIKE-SHE και χρήση GIS

Αειφορική ∆ιαχείριση Ορεινών Υδρολεκανών με ευφυή συστήματα και Γ.Σ.Π. 97

Η διπλή αθροιστική καμπύλη εξάγεται θεωρώντας ένα σταθμό βάσης Χ

και τον υπό έλεγχο σταθμό Υ, στους οποίους η χρονοσειρά ετήσιων

βροχοπτώσεων συμβολίζεται με χ και y. Στη συνέχεια εξάγονται οι αθροιστικές

χρονοσειρές των σταθμών, δηλαδή,

1

j

j ii

sx x=

= ∑ και 1

j

j ii

sy y=

= ∑

στις οποίες σε κάθε τιμή αντιστοιχεί το άθροισμα των βροχοπτώσεων όλων

των προηγούμενων ετών. Συχνά η άθροιση γίνεται ξεκινώντας από το πιο

πρόσφατο έτος και πηγαίνοντας προς τα πίσω, οπότε κάθε τιμή της

αθροιστικής χρονοσειράς είναι το άθροισμα των βροχοπτώσεων όλων των

επόμενων ετών. Με το σχεδιασμό ζεύγους τιμών ( jsx , jsy ) σε διάγραμμα,

προκύπτει η διπλή αθροιστική καμπύλη.

3.4.1.2. Συμπλήρωση βροχομετρικών παρατηρήσεων

Οι πιο κοινές μέθοδοι συμπλήρωσης των βροχομετρικών παρατηρήσεων

είναι οι εξής :

Μέθοδος Αριθμητικού Μέσου

Η μέθοδος αυτή χρησιμοποιεί τη μέση τιμή όλων των μετρήσεων των

σταθμών που περιβάλλουν το σταθμό που έχει ελλείψεις. Η μέθοδος

αυτή χρησιμοποιείται όταν οι ετήσιες βροχοπτώσεις αποκλίνουν λιγότερο

από 10% από τον υπό συμπλήρωση σταθμό.

Μέθοδος Κανονικών Λόγων

Η μέθοδος των κανονικών λόγων είναι πολύ απλή και ευρέως

διαδεδομένη και δίνει συντελεστή βαρύτητας για κάθε σταθμό. Συνήθως

επιλέγονται οι τρείς σταθμοί που απέχουν ίσες περίπου αποστάσεις και

περιβάλλουν τον υπό συμπλήρωση σταθμό.

Page 98: Μεταπτυχιακή Διατριβή: Το χειμαρρικό περιβάλλον του ποταμού Σπερχειού με το ολοκληρωμένο, υδρολογικό,

Μελέτη του χειμαρρικού περιβάλλοντος του ποταμού Σπερχειού με το ολοκληρωμένο, υδρολογικό, φυσικής βάσης μοντέλο MIKE-SHE και χρήση GIS

Αειφορική ∆ιαχείριση Ορεινών Υδρολεκανών με ευφυή συστήματα και Γ.Σ.Π. 98

Μέθοδος Αντίστροφων Αποστάσεων

Η μέθοδος αυτή ενέχει τους κοντινότερους σταθμούς σε σχέση με την

απόσταση από τον υπό συμπλήρωση σταθμό. Οι αποστάσεις αυτές

υπολογίζονται υποθέτοντας ότι η αρχή των αξόνων είναι ο υπό

συμπλήρωση σταθμός.

Συσχέτιση και Παλινδρόμηση

Επίσης η συμπλήρωση των βροχομετρικών παρατηρήσεων μπορεί να

γίνει με βάση τη γραμμική συσχέτιση των παρατηρήσεων του προς

συμπλήρωση σταθμού με άλλο σταθμό βάσης, εφόσον ο βαθμός

γραμμικής συσχέτισης είναι υψηλός (Μιμίκου, Μπαλτάς, 2006).

Στην περίπτωση μας τα δεδομένα μας ήταν πλήρη οπότε και δεν

χρειάστηκε να γίνει συμπλήρωση ελλειπών τιμών.

3.4.2. Επιφανειακή ολοκλήρωση σημειακών παρατηρήσεων

3.4.2.1. Επιφανειακή ολοκλήρωση σημειακών βροχοπτώσεων

Οι μετρήσεις βροχόπτωσης που λαμβάνονται από τα βροχόμετρα και

τους βροχογράφους είναι σημειακές και ως εκ τούτου αντιπροσωπεύουν το

σημείο στο οποίο μετρήθηκε η βροχόπτωση. Στις περισσότερες περιπτώσεις,

όμως όπως για παράδειγμα στην εκτίμηση του υδατικού ισοζυγίου, ιδιαίτερη

σημασία έχει η επιφανειακή βροχόπτωση, δηλαδή, που αντιπροσωπεύει

ολόκληρη την λεκάνη απορροής που εξετάζεται. Για τον λόγο αυτό σε μια

λεκάνη απορροής εγκαθίσταται δίκτυο βροχογράφων, οι θέσεις των οποίων θα

πρέπει να είναι τέτοιες ώστε να περιγράφουν όσο το δυνατόν καλύτερα τη

χωρική διαφοροποίηση της βροχής. Κατόπιν, οι σημειακές μετρήσεις των

βροχογράφων ανάγονται σε επιφανειακή βροχόπτωση της λεκάνης απορροής,

χρησιμοποιώντας μεθόδους επιφανειακής ολοκλήρωσης.

Υπάρχει πληθώρα μεθόδων που έχουν αναπτυχθεί και χρησιμοποιούνται

για την εκτίμηση της μέσης επιφανειακής βροχόπτωσης. Αυτές μπορούν να

Page 99: Μεταπτυχιακή Διατριβή: Το χειμαρρικό περιβάλλον του ποταμού Σπερχειού με το ολοκληρωμένο, υδρολογικό,

Μελέτη του χειμαρρικού περιβάλλοντος του ποταμού Σπερχειού με το ολοκληρωμένο, υδρολογικό, φυσικής βάσης μοντέλο MIKE-SHE και χρήση GIS

Αειφορική ∆ιαχείριση Ορεινών Υδρολεκανών με ευφυή συστήματα και Γ.Σ.Π. 99

διαχωριστούν στις μεθόδους άμεσης ολοκλήρωσης και στις μεθόδους

προσαρμογής επιφάνειας (Κουτσογιάννης και Ξανθόπουλος, 1999). Οι μέθοδοι

άμεσης ολοκλήρωσης υπολογίζουν την επιφανειακή βροχόπτωση απευθείας,

από τις τιμές της σημειακής βροχόπτωσης. Οι πιο γνωστές μέθοδοι που

ανήκουν σε αυτή την κατηγορία είναι η μέθοδος του μέσου όρου, η μέθοδος

Thiessen (Thiessen, 1911), η μέθοδος δύο αξόνων του Bethlahmy και η

μέθοδος βέλτιστης ολοκλήρωσης (Kriging). Αντίθετα οι μέθοδοι προσαρμογής

επιφάνειας εκτιμούν πρώτα τη γεωγραφική μεταβλητότητα της βροχόπτωσης

στην υπό εξέταση περιοχή και με βάση αυτή, υπολογίζουν την επιφανειακή

βροχόπτωση. Εδώ ανήκουν η μέθοδος των ισοϋετιών, η μέθοδος

υπολογιστικής γραμμικής παρεμβολής, η μέθοδος της αντίστροφης

απόστασης, η μέθοδος πολυτετραγωνικής παρεμβολής, η μέθοδος ελαχίστων

τετραγώνων με πολυώνυμα, η μέθοδος πολυωνύμων Lagrange, η μέθοδος

προσαρμογής splines και η μέθοδος βέλτιστης παρεμβολής (kirging). Οι

μέθοδοι προσαρμογής επιφάνειας χωρίζονται παραπέρα σε μεθόδους

παρεμβολής και εξομάλυνσης (Μιμίκου, Μπαλτάς, 2006).

Ανεξάρτητα από τη μέθοδο που θα χρησιμοποιηθεί, η αξιοπιστία του

τελικού αποτελέσματος εξαρτάται πρωτίστως από την πυκνότητα της

σημειακής πληροφορίας: η ολοκλήρωση είναι τόσο επιτυχέστερη, όσο

πυκνότερο είναι το δίκτυο των βροχομετρικών σταθμών. ∆υστυχώς, τα δίκτυα

δεν είναι συνήθως αρκετά πυκνά, ενώ σε ορισμένες δυσπρόσιτες περιοχές οι

σταθμοί σπανίζουν (Μιμίκου,2006).

3.4.2.2. Μέθοδος Thiessen

Σύμφωνα με αυτή την κλασική μέθοδο, η συνολική επιφάνεια Α χωρίζεται

γεωμετρικά σε ζώνες επιρροής Αi , μια για κάθε σταθμό, έτσι ώστε:

1

k

iiA A

=

=∑

Page 100: Μεταπτυχιακή Διατριβή: Το χειμαρρικό περιβάλλον του ποταμού Σπερχειού με το ολοκληρωμένο, υδρολογικό,

Μελέτη του χειμαρρικού περιβάλλοντος του ποταμού Σπερχειού με το ολοκληρωμένο, υδρολογικό, φυσικής βάσης μοντέλο MIKE-SHE και χρήση GIS

Αειφορική ∆ιαχείριση Ορεινών Υδρολεκανών με ευφυή συστήματα και Γ.Σ.Π. 100

Ο συντελεστής βάρους θεωρείται ανάλογος του εμβαδού της ζώνης επιρροής

του σταθμού, δηλαδή: iiAwA

=

Οι ζώνες επιρροής προσδιορίζονται έτσι ώστε κάθε σημείο της ζώνης του

σταθμού i να απέχει από τη θέση του σταθμού i λιγότερο απ’ όσο απέχει από

οποιονδήποτε άλλο σταθμό της περιοχής. Η αρχή αυτή οδηγεί άμεσα σε μια

απλή γεωμετρική κατασκευή των ζωνών επιρροής βασισμένη στις

μεσοκαθέτους των ευθύγραμμων τμημάτων που συνδέουν τους σταθμούς

ανά ζεύγη. Προκύπτουν έτσι τα γνωστά πολύγωνα Thiessen. Παρά τη μεγάλη

ηλικία της, η μέθοδος παραμένει και σήμερα ευρέως διαδεδομένη, λόγω της

απλότητας στην εφαρμογή της και των αξιόπιστων εκτιμήσεων της. Οι

εκτιμήσεις της μεθόδου είναι τόσο καλύτερες όσο πυκνότερο είναι το δίκτυο

των βροχομετρικών σταθμών και όσο μεγαλύτερη είναι η χρονική κλίμακα

μελέτης (π.χ. οι εκτιμήσεις σε υπερετήσια κλίμακα είναι πιο ακριβείς από τις

εκτιμήσεις στην κλίμακα ενός επεισοδίου βροχής) (Μιμίκου και Μπαλτάς,

2006).

7 Χάρτης 3.07 : Πολύγωνα Thiessen στη λεκάνη απορροής του Σπερχειού

Page 101: Μεταπτυχιακή Διατριβή: Το χειμαρρικό περιβάλλον του ποταμού Σπερχειού με το ολοκληρωμένο, υδρολογικό,

Μελέτη του χειμαρρικού περιβάλλοντος του ποταμού Σπερχειού με το ολοκληρωμένο, υδρολογικό, φυσικής βάσης μοντέλο MIKE-SHE και χρήση GIS

Αειφορική ∆ιαχείριση Ορεινών Υδρολεκανών με ευφυή συστήματα και Γ.Σ.Π. 101

3.5 Φυσιογραφικά δεδομένα - Τοπογραφία

Τα τοπογραφικά δεδομένα της περιοχής μελέτης προήλθαν από την

ψηφιοποίηση των χαρτών 1:50000 της Γεωγραφικής Υπηρεσίας Στρατού

(Γ.Υ.Σ.). Από την ψηφιοποίηση των χαρτών έγινε η χάραξη του υδρογραφικού

δικτύου, η οριοθέτηση των λεκανών απορροής καθώς και η σχεδίαση των

ισοϋψών καμπύλων ισοδιάστασης 20 m. Στη συνέχεια με την βοήθεια των

εφαρμογών του ίδιου προγράμματος υπολογίστηκαν όλα τα μορφολογικά

χαρακτηριστικά της λεκάνης απορροής του ποταμού Σπερχειού.

Στο κεφάλαιο που ακολουθεί γίνεται αναλυτική περιγραφή της

μεθοδολογίας του MIKE SHE, καθώς και η εφαρμογή του και λεπτομερής

περιγραφή του βήμα προς βήμα.

Page 102: Μεταπτυχιακή Διατριβή: Το χειμαρρικό περιβάλλον του ποταμού Σπερχειού με το ολοκληρωμένο, υδρολογικό,

Μελέτη του χειμαρρικού περιβάλλοντος του ποταμού Σπερχειού με το ολοκληρωμένο, υδρολογικό, φυσικής βάσης μοντέλο MIKE-SHE και χρήση GIS

Αειφορική ∆ιαχείριση Ορεινών Υδρολεκανών με ευφυή συστήματα και Γ.Σ.Π. 102

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4

Εφαρμογή του Μοντέλου MIKE SHE

4.1 Περιγραφή του ομοιώματος MIKE SHE

4.1.1 Γενική Περιγραφή του μοντέλου MIKE SHE

Το ομοίωμα MIKE SHE βασίζεται στην υπολογιστική πλατφόρμα του

ομοιώματος Systeme Hydrologique Europeen (SHE), το οποίο είναι

αποτέλεσμα πανευρωπαϊκού ερευνητικού έργου, στο οποίο συμμετείχαν το

Danish Hydraulic Institute (DHI) της ∆ανίας, το Institute of Hydrology της

Μεγάλης Βρετανίας και η SOGREAH της Γαλλίας (Abbott et al, 1986a, Abbott

et al, 1986b). Η εμπορική του μορφή με την διεπιφάνεια χρήστη (user

interface) αναπτύχθηκε και εξελίχθηκε από την Danish Hydraulic Institute

(DHI), που είναι και ειδικός συνεργάτης του παρόντος έργου.

Στην αρχική του μορφή, το MIKE SHE είναι ένα φυσικώς θεμελιωμένο,

ντετερμινιστικό και πλήρως χωρικά κατανεμημένο ομοίωμα (Refsgaard και

Storm, 1995, σε Refsgaard, 1997). Ή προσομοίωση του υδρολογικού

κύκλου αποτελείται από έξι συνιστώσες που περιγράφουν τις φυσικές

διεργασίες της μετατροπής της βροχής σε απορροή: (α)

κατακράτηση/εξατμισοδιαπνοή, (β) επιφανειακή και συγκεντρωμένη

απορροή, (γ) ροή στην ακόρεστη ζώνη, (δ) ροή στην κορεσμένη ζώνη, (ε)

τήξη χιονιού, και (στ) αλληλεπίδραση των υπόγειων υδροφορέων με το

υδρογραφικό δίκτυο. Η μορφή του ομοιώματος και η επίλυση των

καταστατικών εξισώσεων γίνεται σε επίπεδο ψηφίδας (cell), το οποίο

επιτρέπει τη λειτουργία του ομοιώματος ως πλήρως χωρικά κατανεμημένο

(DHI, 2009).

Για την προσομοίωση του υδατικού ισοζυγίου της λεκάνης απορροής

του Σπερχειού, χρησιμοποιείται μια ημι-κατανεμημένη μορφή του

ομοιώματος, όπου η υποδερμική απορροή καθώς και η βασική απορροή

Page 103: Μεταπτυχιακή Διατριβή: Το χειμαρρικό περιβάλλον του ποταμού Σπερχειού με το ολοκληρωμένο, υδρολογικό,

Μελέτη του χειμαρρικού περιβάλλοντος του ποταμού Σπερχειού με το ολοκληρωμένο, υδρολογικό, φυσικής βάσης μοντέλο MIKE-SHE και χρήση GIS

Αειφορική ∆ιαχείριση Ορεινών Υδρολεκανών με ευφυή συστήματα και Γ.Σ.Π. 103

προσομοιώνονται ως ένα σύστημα γραμμικών ταμιευτήρων (linear

reservoirs). Αυτό γίνεται καθώς είναι πρακτικά αδύνατη η προσομοίωση των

υπόγειων υδροφορέων σε τόσο μεγάλη επιφάνεια με όρους πεπερασμένων

διαφορών (finite difference), κυρίως γιατί η γνώση των χαρακτηριστικών

των υπόγειων υδροφορέων είναι ατελής και ότι οι απαιτήσεις σε

υπολογιστική ισχύ και χρόνο θα καθιστούσαν απαγορευτική μια τέτοια

προσέγγιση.

Οι γραμμικοί ταμιευτήρες της υποδερμικής απορροής (interflow

reservoirs) χαρακτηρίζονται από την τοπογραφία και τη γεωλογία της

λεκάνης απορροής, τοποθετούνται σε σειρά και είναι διπλής εξόδου, μίας

πλευρικής ως γρήγορης απορροής στο υδρογραφικό δίκτυο (interflow) και

μιας στο πυθμένα ως βαθιάς διήθησης προς τους υπόγειους υδροφορείς

(percolation). Η βασική απορροή προσομοιώνεται ως δύο ταμιευτήρες που

ελέγχουν τη βασική απορροή (DHI, 2009). Στην Εικόνα 4.01 περιγράφεται

σχηματικά η λειτουργία του ομοιώματος όπως χρησιμοποιείται στην

παρούσα μελέτη.

19Εικόνα 4.01 : Σχηματική περιγραφή του ομοιώματος MIKE-SHE στην ημικατανεμημένη μορφή του (DHI, 2009).

Page 104: Μεταπτυχιακή Διατριβή: Το χειμαρρικό περιβάλλον του ποταμού Σπερχειού με το ολοκληρωμένο, υδρολογικό,

Μελέτη του χειμαρρικού περιβάλλοντος του ποταμού Σπερχειού με το ολοκληρωμένο, υδρολογικό, φυσικής βάσης μοντέλο MIKE-SHE και χρήση GIS

Αειφορική ∆ιαχείριση Ορεινών Υδρολεκανών με ευφυή συστήματα και Γ.Σ.Π. 104

Ιδιαίτερα μεγάλη σημασία στη λειτουργία του ομοιώματος παρουσιάζει

ο αριθμός των θέσεων υδρομέτρησης στο υδρολογικό σύστημα. Στις θέσεις

που υπάρχει διαθέσιμο ικανό δείγμα ημερήσιων παροχών, η δημιουργία

υπολεκανών (subcatchments) στο ομοίωμα, επιτρέπει τη βαθμονόμηση του

ομοιώματος σε όσο το δυνατό περισσότερες περιοχές με διαφορετικά

γεωμορφολογικά και υδρολογικά χαρακτηριστικά. Το ομοίωμα υποθέτει ότι

δεν υπάρχει μεταφορά επιφανειακής απορροής από υπολεκάνη σε

υπολεκάνη και ότι το σύνολο της επιφανειακής απορροής μετατρέπεται σε

ποτάμια απορροή στην έξοδο της λεκάνης. ∆ίνεται όμως η δυνατότητα στην

υπόγεια ροή νερού από υπολεκάνη σε υπολεκάνη, επιτρέποντας έτσι την

προσομοίωση καρστικών συστημάτων ή όπου οι υπόγειες διαφυγές είναι

σημαντικό τμήμα του υδατικού ισοζυγίου (DHI, 2009).

Στη συνέχεια περιγράφονται συνοπτικά τα επιμέρους τμήματα του

ομοιώματος (Μουσούλης, 2009).

4.1.2 Βροχόπτωση και θερμοκρασία

Τα δεδομένα κατακρήμνισης εισάγονται στο ομοίωμα με τη μέθοδο των

πολύγωνων Thiessen. Για κάθε πολύγωνο γίνεται η υψομετρική διόρθωση

βάσει της αντίστοιχης βροχοβαθμίδας. Σε περιπτώσεις λεκανών απορροής

όπου η χιονόπτωση είναι εξαιρετικά σημαντική πρέπει να γίνει και η

προσομοίωση της τήξης του χιονιού. Το ομοίωμα υποθέτει ότι όταν η

θερμοκρασία είναι χαμηλότερη των 0ο C (ή κάποιας άλλης τιμής που ορίζει

ο χρήστης) το σύνολο της κατακρήμνισης θεωρείται ως χιόνι. Η τήξη του

χιονιού γίνεται με την εισαγωγή του ρυθμού τήξης του χιονιού, ο οποίος

δείχνει πόσα mm ισοδύναμου ύψους βροχόπτωσης λιώνουν ανά ημέρα και

ανά οC αύξησης της θερμοκρασίας πάνω από το όριο των 0ο C (DHI, 2009).

Απαραίτητη προϋπόθεση για αυτό είναι η ύπαρξη δεδομένων ημερήσιων

θερμοκρασιών, υψομετρικά διορθωμένων με την αντίστοιχη

Page 105: Μεταπτυχιακή Διατριβή: Το χειμαρρικό περιβάλλον του ποταμού Σπερχειού με το ολοκληρωμένο, υδρολογικό,

Μελέτη του χειμαρρικού περιβάλλοντος του ποταμού Σπερχειού με το ολοκληρωμένο, υδρολογικό, φυσικής βάσης μοντέλο MIKE-SHE και χρήση GIS

Αειφορική ∆ιαχείριση Ορεινών Υδρολεκανών με ευφυή συστήματα και Γ.Σ.Π. 105

θερμοβαθμίδα. Ανάλογα με το πόσοι σταθμοί έχουν διαθέσιμα δεδομένα

ημερήσιων θερμοκρασιών, μπορεί να γίνει κατάταξη με βάση υψομετρικές

ζώνες (σε περίπτωση που οι σταθμοί είναι λίγοι) ή ακόμα και με πολύγωνα

Thiessen αν οι σταθμοί είναι περισσότεροι ή αν το γεωγραφικό πλάτος ή

μήκος των σταθμών παίζουν σημαντικότερο ρόλο από το υψόμετρο.

4.1.3 Επιφανειακή απορροή

Για την επιφανειακή απορροή χρησιμοποιήθηκαν οι χρήσεις γης των

πολυγώνων Corine, και για κάθε τύπο χρήσης γης δόθηκαν βασικές

γεωμορφολογικές παράμετροι, όπως π.χ. η κλίση, το μήκος των κλιτύων

(slope length) και ο συντελεστής τραχύτητας κατά Manning (μια από τις

παραμέτρους βαθμονόμησης του υδατικού ισοζυγίου), των οποίων η τιμή

προέκυψε από ανάλυση του ψηφιακού μοντέλου εδάφους σε ArcGIS και

βιβλιογραφικές αναφορές (ΥΠΑΝ, 2006).

4.1.4 Πραγματική εξατμισοδιαπνοή

Η πραγματική εξατμισοδιαπνοή υπολογίζεται από το ομοίωμα με βάση τη

μέθοδο Kristensen and Jensen. Η πραγματική εξατμισοδιαπνοή θεωρείται ως

συνάρτηση της δυνητικής εξατμισοδιαπνοής με το βάθος του ριζικού

συστήματος και το δείκτη επιφάνειας φυλλώματος για τη βλάστηση. Η

μέθοδος αυτή διακρίνει τις διεργασίες που αφορούν την πραγματική

εξατμισοδιαπνοή σε τέσσερις κατηγορίες (DHI, 2009):

H κατακράτηση μέρους της βροχής από τη βλάστηση, η οποία μετά

εξατμίζεται στο σύνολό της. Το μέγεθος αυτό είναι συνάρτηση του

δείκτη επιφάνειας φυλλώματος (Leaf Area Index, LAI).

Το τμήμα της βροχής που φθάνει στο έδαφος είτε απορρέει

επιφανειακά είτε διηθείται στην ακόρεστη ζώνη.

Page 106: Μεταπτυχιακή Διατριβή: Το χειμαρρικό περιβάλλον του ποταμού Σπερχειού με το ολοκληρωμένο, υδρολογικό,

Μελέτη του χειμαρρικού περιβάλλοντος του ποταμού Σπερχειού με το ολοκληρωμένο, υδρολογικό, φυσικής βάσης μοντέλο MIKE-SHE και χρήση GIS

Αειφορική ∆ιαχείριση Ορεινών Υδρολεκανών με ευφυή συστήματα και Γ.Σ.Π. 106

Μέρος του διηθούμενου νερού είτε εξατμίζεται από την ανώτερη

στοιβάδα του εδάφους είτε χρησιμοποιείται από τις ρίζες της

βλάστησης και μετά εξατμίζεται από το φύλλωμα της βλάστησης με τη

διαπνοή. Το ποσό της διαπνοής των φυτών εξαρτάται από το LAI, το

βάθος του ριζικού συστήματος (Root Depth, RD) και τη διαθέσιμη

εδαφική υγρασία σε όλο το βάθος του ριζικού συστήματος. Η εξάτμιση

της εδαφικής υγρασίας από την ανώτερη στοιβάδα της ακόρεστης

ζώνης εξαρτάται προφανώς από τη διαθέσιμη εδαφική υγρασία.

Το υπόλοιπο μέρος εμπλουτίζει τους υπόγειους υδροφορείς.

4.1.5 Ροή στην ακόρεστη ζώνη

Για την προσομοίωση της ροής σε ακόρεστη ζώνη, δηλαδή της

διήθησης, χρησιμοποιείται ένα απλοποιημένο σύστημα δύο επιπέδων. Το

πρώτο, ανώτερο επίπεδο, αποτελείται από το ριζικό σύστημα και η

διαθέσιμη εδαφική υγρασία του θα είναι ο περιοριστικός παράγοντας για τον

υπολογισμό της πραγματικής εξατμοδιαπνοής ως μέρους της δυνητικής. Το

δεύτερο επίπεδο βρίσκεται χαμηλότερα από το ριζικό σύστημα αλλά πάνω

από τον υπόγειο ορίζοντα. Για κάθε εδαφικό τύπο προσδιορίζονται τέσσερις

παράμετροι: (α) ποσοστό κορεσμού, πρακτικά το ενεργό πορώδες (soil

water content at saturated conditions), (β) η υδατοϊκανότητα (soil water

content at field capacity), (γ) το όριο μαρασμού (soil water content at field

wilting point), και (δ) η υδραυλική αγωγιμότητα (infiltration rate) (DHI,

2009). Η διαφορά της υδατοϊκανότητας με το όριο μαρασμού είναι

εξαιρετικά σημαντική, καθώς δείχνει το ποσό του νερού που μπορεί να

κατακρατήσει κάθε τύπος εδάφους και είναι διαθέσιμο για εξάτμιση. Ο όγκος

της επιφανειακής απορροής, αλλά και της κατείσδυσης εξαρτάται σημαντικά

από την προσδιορισμένη τιμή της υδραυλικής αγωγιμότητας.

Page 107: Μεταπτυχιακή Διατριβή: Το χειμαρρικό περιβάλλον του ποταμού Σπερχειού με το ολοκληρωμένο, υδρολογικό,

Μελέτη του χειμαρρικού περιβάλλοντος του ποταμού Σπερχειού με το ολοκληρωμένο, υδρολογικό, φυσικής βάσης μοντέλο MIKE-SHE και χρήση GIS

Αειφορική ∆ιαχείριση Ορεινών Υδρολεκανών με ευφυή συστήματα και Γ.Σ.Π. 107

4.1.6 Ροή στην κορεσμένη ζώνη

Η ροή στην κορεσμένη ζώνη προσομοιώνεται με ένα σύστημα

γραμμικών ταμιευτήρων (linear reservoirs), οι οποίοι χρησιμοποιώντας

εννοιολογικά απλές σχέσεις της υδραυλικής, προσομοιώνουν την υπόγεια

υδροφορία και τη βασική απορροή χωρίς να είναι απαραίτητη η αναλυτική

γνώση των φυσικών συνθηκών. Το συγκεκριμένο τμήμα του ομοιώματος

είναι εκείνο που αποκλίνει από την πλήρως χωρικά κατανεμημένη αρχική

μορφή του πρωτοτύπου του MIKE SHE (DHI, 2009).

Η προσομοίωση της ροής σε κορεσμένη ζώνη γίνεται σε δύο επίπεδα

(Εικόνα 4.01). Το πρώτο αφορά στην υποδερμική ή ενδιάμεση απορροή

(interflow), η οποία αποτελεί τμήμα της επιφανειακής απορροής σε υγρές

περιόδους και το δεύτερο τη βασική απορροή (baseflow) η οποία αποτελεί

την αλληλεπίδραση των υπόγειων υδροφορέων με το υδρογραφικό δίκτυο.

Οι γραμμικοί ταμιευτήρες είναι βασικό στοιχείο των εννοιολογικών

(conceptual) ομοιωμάτων και η εξίσωση συνέχειας που διέπει την απόκριση

των γραμμικών ταμιευτήρων είναι η:

( )[ ]dttSdtQtI =− )()( (4.01)

όπου I(t) τα δεδομένα εισόδου στο σύστημα, Q(t) η απόκριση του

συστήματος και S(t) η αποθήκευση στο σύστημα. Η αποθηκευτικότητα του

συστήματος μπορεί να προσομοιωθεί με βάση την απόκριση και ένα

συντελεστή, k, που δείχνει τη χρονική καθυστέρηση στην απόκριση του

γραμμικού ταμιευτήρα και επομένως η (7.1) γράφεται ως:

[ ]dttQdktQtI )()()( =− (4.02)

Η προσομοίωση της ενδιάμεσης απορροής γίνεται με ένα σύστημα

γραμμικών ταμιευτήρων διπλής εξόδου: μιας πλευρικής που δείχνει την

γρήγορη επιφανειακή απορροή, και μιας στον πυθμένα που δείχνει την

κατείσδυση στους γραμμικούς ταμιευτήρες της βασικής απορροής. Η

Page 108: Μεταπτυχιακή Διατριβή: Το χειμαρρικό περιβάλλον του ποταμού Σπερχειού με το ολοκληρωμένο, υδρολογικό,

Μελέτη του χειμαρρικού περιβάλλοντος του ποταμού Σπερχειού με το ολοκληρωμένο, υδρολογικό, φυσικής βάσης μοντέλο MIKE-SHE και χρήση GIS

Αειφορική ∆ιαχείριση Ορεινών Υδρολεκανών με ευφυή συστήματα και Γ.Σ.Π. 108

καταστατική εξίσωση συνέχειας που διέπει τη λειτουργία των γραμμικών

ταμιευτήρων της ενδιάμεσης απορροής, είναι της μορφής

y

perci

SQQQ

dtdh −−

= inf (4.03)

όπου, h είναι η στάθμη του νερού στο γραμμικό ταμιευτήρα, Qinf η παροχή

που εισρέει από την ακόρεστη ζώνη, Qi η ενδιάμεση απορροή που απορρέει

επιφανειακά, Qperc η απορροή που οδηγείται στους γραμμικούς ταμιευτήρες

της βασικής απορροής και Sy η ειδική απόδοση. Για παράδειγμα, αν η

στάθμη του νερού στο γραμμικό ταμιευτήρα είναι πάνω από το όριο

έναρξης της ενδιάμεσης απορροής (hthresh), η ενδιάμεση απορροή για κάθε

χρονικό βήμα, t, θα είναι:

inf0 )(

Qdt

ShhQ ytti +

−−= (4.04)

Ομοίως με την εξίσωση (4.04) είναι η αντίστοιχη εξίσωση συνέχειας για

τους γραμμικούς ταμιευτήρες της βασικής απορροής (DHI, 2009).

4.2 Χαρακτηριστικά δεδομένων εισόδου στο ομοίωμα ΜΙΚΕ SHE

4.2.1 Δεδομένα εισόδου στο ομοίωμα βροχής – απορροής

Παρακάτω περιγράφονται τα δεδομένα χωρικής και χρονικής φύσεως

(γεωγραφικά επίπεδα πληροφορίας και χρονοσειρές παρατηρήσεων) τα

οποία εισάγονται στο ομοίωμα βροχής απορροής προκειμένου για την

εκτέλεση προσομοιώσεων του συνολικού υδρολογικού κύκλου.

Η περιγραφή ακολουθεί την δενδριτική σειρά με την οποία εισάγονται

τα δεδομένα στο ομοίωμα και η οποία παρουσιάζεται στην Εικόνα 4.02.

Page 109: Μεταπτυχιακή Διατριβή: Το χειμαρρικό περιβάλλον του ποταμού Σπερχειού με το ολοκληρωμένο, υδρολογικό,

Μελέτη του χειμαρρικού περιβάλλοντος του ποταμού Σπερχειού με το ολοκληρωμένο, υδρολογικό, φυσικής βάσης μοντέλο MIKE-SHE και χρήση GIS

Αειφορική ∆ιαχείριση Ορεινών Υδρολεκανών με ευφυή συστήματα και Γ.Σ.Π. 109

20Εικόνα 4.02 : ∆ομή εισαγωγής δεδομένων στο ομοίωμα ΜΙΚΕ SHE

4.2.2 Πεδίο και κάνναβος προσομοίωσης (Model Domain and Grid)

Στην επιλογή αυτή ορίζεται ο γεωγραφικός χώρος που περιλαμβάνουν

τα όρια της προσομοιωμένης περιοχής. Το πεδίο προσομοίωσης μπορεί να

περιλαμβάνει μόνο μία λεκάνη απορροής ή μια μεγαλύτερη έκταση που

περιλαμβάνει περισσότερες λεκάνες, ο εσωτερικός διαχωρισμός των οποίων

εντός της συνολικής έκτασης σχολιάζεται παρακάτω στην παράγραφο

«Λεκάνες απορροής (Subcatchments)». Η εισαγωγή γίνεται υπό τη μορφή

αρχείου πολυγώνου (GIS shape file) ή απ’ ευθείας στη μορφή αρχείου

κανάβου της DHΙ (dfs2). Το πεδίο προσομοίωσης των λεκανών απορροής

του ποταμού Σπερχειού δίνεται στην Εικόνα 4.03 όπως έχει εισαχθεί στο

ομοίωμα, όπου φαίνονται και οι επιμέρους υπολεκάνες απορροής του

Σπερχειού στις οποίες διακριτοποιείται.

Page 110: Μεταπτυχιακή Διατριβή: Το χειμαρρικό περιβάλλον του ποταμού Σπερχειού με το ολοκληρωμένο, υδρολογικό,

Μελέτη του χειμαρρικού περιβάλλοντος του ποταμού Σπερχειού με το ολοκληρωμένο, υδρολογικό, φυσικής βάσης μοντέλο MIKE-SHE και χρήση GIS

Αειφορική ∆ιαχείριση Ορεινών Υδρολεκανών με ευφυή συστήματα και Γ.Σ.Π. 110

21Εικόνα 4.03 : Το πεδίο προσομοίωσης της λεκάνης απορροής του ποταμού Σπερχειού στο ομοίωμα MIKE SHE

Στην επιλογή αυτή ακόμα ορίζεται το μέγεθος της κυψέλης του

καννάβου προσομοίωσης. Όλες οι διεργασίες του ομοιώματος γίνονται στο

επίπεδο τετραγωνικών κυψελών όμοιας διάστασης που καλύπτουν πλήρως

το πεδίο προσομοίωσης. Η διάσταση της κυψέλης μπορεί να ποικίλλει και

συνήθως κυμαίνεται από 200 m περίπου για λεπτομερείς προσομοιώσεις

περιορισμένων εκτάσεων ενώ μπορεί να φθάσει ως και τα 5000 m ή και

παραπάνω στην περίπτωση που προσομοιώνονται εκτεταμένες λεκάνες

απορροής. Το μέγεθος του καννάβου επηρεάζει την ταχύτητα της

προσομοίωσης και αποτελεί έναν βέλτιστο συμβιβασμό μεταξύ της ακρίβειας

της αναπαράστασης για την προσομοιωμένη έκταση και τα χωρικά δεδομένα

που διατίθενται και της ταχύτητας της εκτελούμενης προσομοίωσης

(Vázquez et al, 2002). Κατόπιν διερευνήσεως του καταλλήλου μεγέθους

καννάβου για τις ανάγκες της παρούσας έρευνας και με βάση την εμπειρία

από άλλες εφαρμογές στον ελληνικό χώρο, το μέγεθός του για την εκτέλεση

των προσομοιώσεων των επιφανειακών υδρολογικών λεκανών των

υδατικών διαμερισμάτων καθορίστηκε στα 500 m.

Page 111: Μεταπτυχιακή Διατριβή: Το χειμαρρικό περιβάλλον του ποταμού Σπερχειού με το ολοκληρωμένο, υδρολογικό,

Μελέτη του χειμαρρικού περιβάλλοντος του ποταμού Σπερχειού με το ολοκληρωμένο, υδρολογικό, φυσικής βάσης μοντέλο MIKE-SHE και χρήση GIS

Αειφορική ∆ιαχείριση Ορεινών Υδρολεκανών με ευφυή συστήματα και Γ.Σ.Π. 111

4.2.3 Λεκάνες απορροής (Subcatchments)

Στην επιλογή αυτή ορίζονται οι επιμέρους υδρολογικές λεκάνες που

συναπαρτίζουν το πεδίο προσομοίωσης όπως αυτό ορίστηκε στο

προηγούμενο βήμα. Στην περίπτωση κατά την οποία το πεδίο

προσομοίωσης ταυτίζεται με τα όρια της υδρολογικής λεκάνης, τότε η

επιλογή αυτή είναι ανενεργή. Στην περίπτωση όμως, όπως στην παρούσα

έρευνα, όπου το πεδίο προσομοίωσης περιλαμβάνει περισσότερες

υδρολογικές λεκάνες, όπως έγινε για την βαθμονόμηση της παροχής, στην

επιλογή αυτή εισάγεται ένα αρχείο πολυγώνων του γεωγραφικού

συστήματος πληροφοριών το οποίο καθορίζει τις επιμέρους «υπολεκάνες»

του πεδίου προσομοίωσης. Τα όρια του εν λόγω αρχείου πρέπει να

συμπίπτουν επακριβώς με τα όρια του αρχείου που ορίζει το πεδίο

προσομοίωσης, οι δε επιμέρους λεκάνες απορροής χαρακτηρίζονται με

μοναδικό κωδικό ή όνομα. Στην περίπτωση αυτή, το ομοίωμα αντιμετωπίζει

την κάθε λεκάνη ξεχωριστά και υπολογίζει ξεχωριστά τις συνιστώσες του

υδατικού ισοζυγίου για κάθε μία από αυτές ενώ, παραμένει η δυνατότητα

εξαγωγής αποτελεσμάτων για το σύνολο του πεδίου προσομοίωσης.

4.2.4 Ανάγλυφο εδάφους (Topography)

Στην επιλογή αυτή δίδεται το ψηφιακό μοντέλο εδάφους (ΨΜΕ) του

πεδίου προσομοίωσης το οποίο περιγράφει την υψομετρία και το ανάγλυφο

της περιοχής μελέτης. Το ΨΜΕ χρησιμοποιείται για την διόδευση της άμεσης

απορροής προς τα υδατορεύματα καθώς και για τον καθορισμό του βάθους

του υδροφόρου ορίζοντα σε σχέση με την επιφάνεια του εδάφους όταν

διενεργείται λεπτομερής προσομοίωση της υπόγειας υδροφορίας. Το ΨΜΕ

μπορεί να εισαχθεί είτε ως δυαδικό αρχείο του DHI (dfs2) είτε ως αρχείο

σημειακών υψομέτρων του γεωγραφικού συστήματος πληροφοριών, είτε,

Page 112: Μεταπτυχιακή Διατριβή: Το χειμαρρικό περιβάλλον του ποταμού Σπερχειού με το ολοκληρωμένο, υδρολογικό,

Μελέτη του χειμαρρικού περιβάλλοντος του ποταμού Σπερχειού με το ολοκληρωμένο, υδρολογικό, φυσικής βάσης μοντέλο MIKE-SHE και χρήση GIS

Αειφορική ∆ιαχείριση Ορεινών Υδρολεκανών με ευφυή συστήματα και Γ.Σ.Π. 112

τέλος, ως αρχείο ASCII συντεταγμένων Χ, Υ, Ζ. Στην παρούσα έρευνα,

όπως αναφέρθηκε στο 3.5.1, χρησιμοποιήθηκε ΨΜΕ διαστάσεων κανάβου

20 m. Στην Εικόνα 4.04 παρουσιάζεται το ΨΜΕ της λεκάνης απορροής του

ποταμού Σπερχειού όπως έχει εισαχθεί στο ομοίωμα.

22Εικόνα 4.04 : Το ΨΜΕ της λεκάνης απορροής του ποταμού Σπερχειού στο ομοίωμα MIKE SHE

4.2.5 Υδρομετεωρολογικά δεδομένα (Βροχόπτωση, Θερμοκρασία, Παροχή, Εξατμισοδιαπνοή - Precipitation Rate, Air Temperature, Discharge, Potential Evapotranspiration)

Στην επιλογή αυτή δίδονται τα δεδομένα βροχοπτώσεων,

θερμοκρασίας και παροχής υπό μορφή τόσο χωρικής εξάπλωσης όσο και

χρονοσειρών δεδομένων παρατηρήσεων. Στην παρούσα μελέτη, τα πεδία

βροχής και θερμοκρασιών εισήχθησαν κατανεμημένα βάση των x

πολυγώνων Thiessen των αντίστοιχων σταθμών του υδρομετεωρολογικού

δικτύου υπό μορφή αρχείου πολυγώνου (GIS shapefile). Για κάθε πολύγωνο

Thiessen δίδεται η χρονοσειρά βροχόπτωσης, η παροχή δίνεται για τα 3

σημεία υδρομέτρησης, ενώ η θερμοκρασία και η Εξατμισοδιαπνοή δίνεται με

Page 113: Μεταπτυχιακή Διατριβή: Το χειμαρρικό περιβάλλον του ποταμού Σπερχειού με το ολοκληρωμένο, υδρολογικό,

Μελέτη του χειμαρρικού περιβάλλοντος του ποταμού Σπερχειού με το ολοκληρωμένο, υδρολογικό, φυσικής βάσης μοντέλο MIKE-SHE και χρήση GIS

Αειφορική ∆ιαχείριση Ορεινών Υδρολεκανών με ευφυή συστήματα και Γ.Σ.Π. 113

βάση ένα σταθμό και είναι ίδια για όλη τη λεκάνη απορροής. Στην Εικόνα

4.05 παρουσιάζεται η κάλυψη της λεκάνης απορροής του Σπερχειού από τα

πολύγωνα Thiessen του βροχομετρικού δικτύου όπως αυτά εισήχθησαν στο

ομοίωμα στην παρούσα μελέτη.

23Εικόνα 4.05 : Πολύγωνα Thiessen βροχομετρικών σταθμών της λεκάνης απορροής του ποταμού Σπερχειού στο ομοίωμα MIKE SHE

4.2.6 Χρήσεις γης και φυτοκάλυψη (Land Use)

Στην επιλογή αυτή δίδεται η κάλυψη του πεδίου προσομοίωσης όσον

αφορά τις διάφορες χρήσεις γης και την φυτοκάλυψη. Στην παρούσα

μελέτη όπως προαναφέρθηκε, πηγή των παραπάνω πληροφοριών είναι η

εθνική βάση δεδομένων χρήσεων γης που έχει παραχθεί μέσω του

προγράμματος CORINE Land Cover και αφορά το σύνολο της χώρας. Η

εισαγωγή των δεδομένων γίνεται υπό τη μορφή αρχείου πολυγώνων (GIS

shapefiles), όπου στο κάθε πολύγωνο αντιστοιχεί μια διαφορετική χρήση

γης / φυτοκάλυψη χαρακτηριζόμενη από τον αντίστοιχο τυποποιημένο

Page 114: Μεταπτυχιακή Διατριβή: Το χειμαρρικό περιβάλλον του ποταμού Σπερχειού με το ολοκληρωμένο, υδρολογικό,

Μελέτη του χειμαρρικού περιβάλλοντος του ποταμού Σπερχειού με το ολοκληρωμένο, υδρολογικό, φυσικής βάσης μοντέλο MIKE-SHE και χρήση GIS

Αειφορική ∆ιαχείριση Ορεινών Υδρολεκανών με ευφυή συστήματα και Γ.Σ.Π. 114

κωδικό CORINE. Το επίπεδο αυτό χρησιμοποιείται από το ομοίωμα στον

καθορισμό της πραγματικής εξατμισοδιαπνοής πάνω στο πεδίο

προσομοίωσης. Για το σκοπό αυτό εισάγονται για κάθε κατηγορία

φυτοκάλυψης (π.χ., δάσος κωνοφώρων, καλλιέργειες, θαμνώδεις εκτάσεις,

κλπ.) η χρονική εξέλιξη στο διάστημα ενός ημερολογιακού έτους δύο

δεικτών: το Leaf Area Index (δείκτης έκτασης φυλλώματος) και το βάθος

ριζοστρώματος (Rooting Depth) για ολόκληρη την περίοδο προσομοίωσης,

δηλαδή 20 υδρολογικά έτη. Η χρονική εξέλιξη των δύο αυτών δεικτών εντός

του έτους για τις διάφορες κατηγορίες φυτοκάλυψης που απαντώνται στον

ελληνικό χώρο και έχουν καταγραφεί στο πρόγραμμα CORINE ελήφθη από

βιβλιογραφικά δεδομένα. Όταν η χρήση γης που περιγράφεται από τη βάση

δεδομένων του CORINE αφορά χρήσεις αστικές, εμπορικές ή βιομηχανικές

(π.χ., συνεχής αστική οικοδόμηση, ζώνες λιμένων ή αεροδρομίων,

βιομηχανικές ζώνες κλπ.) οι δείκτες αυτοί τίθενται ίσοι με το μηδέν. Η

εισαγωγή του επιπέδου πληροφορίας χρήσεις γης / φυτοκάλυψη, όπως

χρησιμοποιήθηκε στην παρούσα μελέτη για τη λεκάνη απορροής του

Σπερχειού, δίδεται στην Εικόνα 4.06 που ακολουθεί.

24Εικόνα 4.06 : Εισαγωγή δεδομένων χρήσεων γης / φυτοκάλυψης της λεκάνης απορροής του ποταμού Σπερχειού στο ομοίωμα MIKE SHE

Page 115: Μεταπτυχιακή Διατριβή: Το χειμαρρικό περιβάλλον του ποταμού Σπερχειού με το ολοκληρωμένο, υδρολογικό,

Μελέτη του χειμαρρικού περιβάλλοντος του ποταμού Σπερχειού με το ολοκληρωμένο, υδρολογικό, φυσικής βάσης μοντέλο MIKE-SHE και χρήση GIS

Αειφορική ∆ιαχείριση Ορεινών Υδρολεκανών με ευφυή συστήματα και Γ.Σ.Π. 115

4.2.7 Δυνητική Εξατμισοδιαπνοή Αναφοράς (Reference Evapotranspiration)

Στην ενότητα αυτή, εφαρμόστηκε ομοιόμορφα η χρονική ακολουθία

(χρονοσειρά) της δυνητικής εξατμισοδιαπνοής σε όλη την επικράτεια του

υδρολογικού μοντέλου με το κατάλληλο αρχείο dfs0.

4.2.8 Άμεση επιφανειακή απορροή (Overland flow zones)

Στην επιλογή αυτή ορίζονται σταθερές παράμετροι βάσει των οποίων

το ομοίωμα υπολογίζει την (κατά κανόνα μικρή) συνιστώσα της άμεσης

απορροής, δηλαδή εκείνου του τμήματος της απορροής που απορρέει άμεσα

χωρίς να κατεισδύσει στο υπέδαφος. Η χωρική μεταβολή της μπορεί να

οριστεί είτε ενιαία πάνω σε όλο το πεδίο προσομοίωσης, είτε κατανεμημένη

με βάση κάποια χωρική μεταβλητή. Στην παρούσα μελέτη η χωρική

κατανομή της άμεσης απορροής διαφοροποιείται βάσει των χρήσεων γης

όπως αναφέρθηκε παραπάνω.

4.2.9 Ροή στην Ακόρεστη Ζώνη (Unsaturated Flow)

Στην ενότητα αυτή προσδιορίζονται τα χαρακτηριστικά των εδαφικών

στρωμάτων (πάνω από τον υδροφόρο ορίζοντα) που καλύπτουν το πεδίο

προσομοίωσης. Για την παρούσα μελέτη και την προσομοίωση της ροής

στην ακόρεστη ζώνη της λεκάνης του ποταμού Σπερχειού χρησιμοποιείται

κατά κύριο λόγο ως επίπεδο χωρικής διαφοροποίησης των εδαφικών

σχηματισμών, ο ψηφιακός υδρολιθολογικός χάρτης της χώρας (ΥΠΑΝ,

1996). Ο χάρτης αυτός είναι αρκετά γενικευμένος ώστε να ανταποκρίνεται

στην κλίμακα του υδρολογικού ομοιώματος του Σπερχειού και από την άλλη

διατηρεί ικανό βαθμό λεπτομέρειας έτσι ώστε οι κύριοι γεωλογικοί

σχηματισμοί (ομαδοποιημένοι ως προς τα υδρολιθολογικά τους

χαρακτηριστικά) κάθε επιμέρους υδρολογικής λεκάνης να αναπαριστώνται

Page 116: Μεταπτυχιακή Διατριβή: Το χειμαρρικό περιβάλλον του ποταμού Σπερχειού με το ολοκληρωμένο, υδρολογικό,

Μελέτη του χειμαρρικού περιβάλλοντος του ποταμού Σπερχειού με το ολοκληρωμένο, υδρολογικό, φυσικής βάσης μοντέλο MIKE-SHE και χρήση GIS

Αειφορική ∆ιαχείριση Ορεινών Υδρολεκανών με ευφυή συστήματα και Γ.Σ.Π. 116

με αρκετή λεπτομέρεια. Έτσι τα διαφορετικά πολύγωνα αντιστοιχούν σε

εδάφη προερχόμενα από την αποσάθρωση των αντίστοιχων μητρικών

γεωλογικών σχηματισμών με τα ανάλογα χαρακτηριστικά (ποσοστό

κορεσμού, υδατοϊκανότητα, μόνιμο σημείο μαρασμού και υδραυλική

αγωγιμότητα). Στην Εικόνα 4.07 παρουσιάζεται η χωρική κατανομή των

εδαφικών στρωμάτων (που είναι όμοια και για την κορεσμένη ζώνη) στη

λεκάνη απορροής του Σπερχειού όπως έχει εισαχθεί στο παρόν ομοίωμα.

25Εικόνα 4.07 : Εισαγωγή δεδομένων υδρολιθολογίας της λεκάνης απορροής του ποταμού Σπερχειού στο MIKE SHE

4.2.10 Ροή στην Κορεσμένη Ζώνη – Ενδιάμεση Απορροή (Saturated Zone - Interflow Reservoirs)

Στην ενότητα αυτή εισάγονται τα χαρακτηριστικά της πρώτης εκ των

δύο ομάδων γραμμικών ταμιευτήρων που συνολικά αντιπροσωπεύουν την

ροή στην κορεσμένη ζώνη. Κάθε κυψέλη του καννάβου προσομοίωσης στο

επίπεδο αυτό περιλαμβάνει έναν ταμιευτήρα από κάθε ομάδα, σε

κατακόρυφη διάταξη. Η πρώτη και ανώτερη ομάδα γραμμικών ταμιευτήρων

Page 117: Μεταπτυχιακή Διατριβή: Το χειμαρρικό περιβάλλον του ποταμού Σπερχειού με το ολοκληρωμένο, υδρολογικό,

Μελέτη του χειμαρρικού περιβάλλοντος του ποταμού Σπερχειού με το ολοκληρωμένο, υδρολογικό, φυσικής βάσης μοντέλο MIKE-SHE και χρήση GIS

Αειφορική ∆ιαχείριση Ορεινών Υδρολεκανών με ευφυή συστήματα και Γ.Σ.Π. 117

διαθέτει την δυνατότητα είτε να εκρεύσει νερό απ’ ευθείας στην

επιφανειακή απορροή και τα υδατορεύματα, είτε να κατεισδύσει ποσότητες

νερού στην κατώτερη ομάδα γραμμικών ταμιευτήρων. Έτσι, η ομάδα αυτή

χρησιμοποιείται για την προσομοίωση της καλούμενης «ενδιάμεσης»

απορροής (interflow) δηλαδή ποσότητες νερού που αφού έχουν κατεισδύσει

στο υπέδαφος, αδυνατούν να συνεχίσουν την πορεία τους προς τα

βαθύτερα στρώματα διότι έχει ξεπερασθεί η διηθητική ικανότητα των

σχηματισμών στους οποίους βρίσκονται και - συνεχιζόμενης της

βροχόπτωσης - βρίσκουν διέξοδο πλευρικά, εξέρχονται της υπόγειας

υδροφορίας και καταλήγουν στα υδατορεύματα. Αυτού του τύπου η

απορροή αφορά συνήθως μικρής διάρκειας παλμούς σχετικά γρήγορης

απόκρισης σε καταιγίδες σχετικά μεγάλων εντάσεων, όταν ο ρυθμός

βροχόπτωσης είναι τέτοιος που υπερβαίνει το ρυθμό απορρόφησης που

επικρατεί στην λεκάνη (DHI, 2009).

Οι παράμετροι που διέπουν τη λειτουργία τους αφορούν την αρχική και

μέγιστη χωρητικότητα των ταμιευτήρων αυτών και τις χρονοσταθερές

εκροής προς τα υδατορεύματα και κατείσδυσης στα βαθύτερα στρώματα. Οι

τιμές των παραμέτρων ποικίλλουν ανάλογα με το είδος του σχηματισμού

τον οποίο προσομοιώνει η ομάδα των γραμμικών ταμιευτήρων και

αποτελούν αντικείμενο ρύθμισης του ομοιώματος. Η χωρική τους

διαφοροποίηση στην έκταση του πεδίου προσομοίωσης δίδεται και πάλι από

τον υδρολιθολογικό χάρτη που χρησιμοποιείται για το σύνολο της

υπεδάφιας υδροφορίας.

Αξίζει εδώ να σημειωθεί ότι οι ταμιευτήρες αυτής της ομάδας είναι

συνδεδεμένοι μεταξύ τους κατά την οριζόντια έννοια, δηλαδή οι

ευρισκόμενοι σε μεγαλύτερα υψόμετρα στραγγίζουν στους ευρισκόμενους

χαμηλότερα, μέχρι να φθάσουμε σε αυτούς που εφάπτονται του

υδατορεύματος όπου εκρέει η «πλευρική» ενδιάμεση απορροή. Επίσης, το

όριο που περιβάλλει αυτή την ομάδα ταμιευτήρων εντός της κάθε

υπολεκάνης του πεδίου προσομοίωσης είναι στεγανό, δηλαδή δεν

Page 118: Μεταπτυχιακή Διατριβή: Το χειμαρρικό περιβάλλον του ποταμού Σπερχειού με το ολοκληρωμένο, υδρολογικό,

Μελέτη του χειμαρρικού περιβάλλοντος του ποταμού Σπερχειού με το ολοκληρωμένο, υδρολογικό, φυσικής βάσης μοντέλο MIKE-SHE και χρήση GIS

Αειφορική ∆ιαχείριση Ορεινών Υδρολεκανών με ευφυή συστήματα και Γ.Σ.Π. 118

υφίστανται ανταλλαγές ύδατος μεταξύ αυτής της ομάδας και αντίστοιχων

ομάδων διπλανών υπολεκανών του πεδίου προσομοίωσης (DHI, 2009).

4.2.11 Ροή στην Κορεσμένη Ζώνη – Βασική Απορροή (Saturated Zone - Baseflow Reservoirs)

Στην ενότητα αυτή, που είναι η τελευταία στη δομή της εισαγωγής

δεδομένων του ομοιώματος, εισάγονται τα δεδομένα της κατώτερης ομάδας

γραμμικών ταμιευτήρων. Η ομάδα αυτή αντιπροσωπεύει τις ποσότητες

νερού της βαθιάς κατείσδυσης απο την οποία προκύπτει η αργής απόκρισης

υπόγεια απορροή των υδρολογικών λεκανών, ενώ έχουν μόνο μια οδό

εκροής (βασική απορροή προς τα υδατορεύματα).

Όπως και η ανώτερη ομάδα, βρίσκονται σε οριζόντια διασύνδεση μεταξύ

τους βάσει της υψομετρικής τους διαφοράς, αλλά, σε αντίθεση με την

ανώτερη ομάδα, τα όρια της ομάδας ανάμεσα στις διάφορες υπολεκάνες του

πεδίου προσομοίωσης δεν είναι στεγανά και επομένως επιτρέπουν την

απώλεια ποσοτήτων νερού προς γειτονικές υπολεκάνες ή αντίστροφα την

εισροή νερού από τις γειτονικές υπολεκάνες. Το κριτήριο που καθορίζει τη

θετική ή αρνητική φορά ροής ανάμεσα σε γειτονικές υπολεκάνες είναι η

στάθμη νερού της ομάδας των ταμιευτήρων η οποία θεωρείται όμοια

ανάμεσα στην ίδια ομάδα ταμιευτήρων έστω και εάν αυτή διασχίζει όρια

υπολεκανών του πεδίου προσομοίωσης. Έτσι, έστω π.χ. ότι μια ομάδα

ταμιευτήρων αντιπροσωπεύει την υδροφορία ενός ασβεστολιθικού

στρώματος το οποίο εκτείνεται σε περισσότερες γειτονικές υπολεκάνες. Εάν

σε κάποια από αυτές τις υπολεκάνες τα μέλη της ομάδας ταμιευτήρων

δέχονται στο χρόνο μεγαλύτερες ποσότητες νερού (ως αποτέλεσμα των

συνθηκών κατείσδυσης της υπολεκάνης) τότε η στάθμη τους ανεβαίνει

εντός των ορίων της υπολεκάνης αυτής και με βάση την αρχή της ίσης

στάθμης σε όλους τους ταμιευτήρες της αυτής ομάδας (του αυτού

σχηματισμού με άλλα λόγια), δημιουργείται εκροή νερού υπογείως προς τις

γειτονικές υπολεκάνες για να εξισορροπηθεί η στάθμη. Το χαρακτηριστικό

Page 119: Μεταπτυχιακή Διατριβή: Το χειμαρρικό περιβάλλον του ποταμού Σπερχειού με το ολοκληρωμένο, υδρολογικό,

Μελέτη του χειμαρρικού περιβάλλοντος του ποταμού Σπερχειού με το ολοκληρωμένο, υδρολογικό, φυσικής βάσης μοντέλο MIKE-SHE και χρήση GIS

Αειφορική ∆ιαχείριση Ορεινών Υδρολεκανών με ευφυή συστήματα και Γ.Σ.Π. 119

αυτό είναι ιδιαίτερα χρήσιμο στην προσομοίωση π.χ. καρστικών

συστημάτων διότι επιτρέπει τον υπολογισμό των υπόγειων ανταλλαγών

νερού προς και από γειτονικές υπολεκάνες, που δεν εμφανίζεται

επιφανειακά (DHI, 2009).

Οι παράμετροι που εισάγονται αφορούν την αρχική και μέγιστη

χωρητικότητα των ταμιευτήρων και την χρονοσταθερά της βασικής

απορροής προς τα υδατορεύματα και αποτελούν επίσης αντικείμενο

ρύθμισης. Η χωρική τους διαφοροποίηση στην έκταση του πεδίου

προσομοίωσης δίδεται και σε αυτή την περίπτωση από τον υδρολιθολογικό

χάρτη που χρησιμοποιείται για το σύνολο της υπεδάφιας υδροφορίας.

4.3 Προσέγγιση για τη βαθμονόμηση των ομοιωμάτων

4.3.1 Γενική προσέγγιση

Στo φυσικά θεμελιωμένo ομοιώμα MIKE-SHE, οι παράμετροι έχουν

φυσικό νόημα και θεωρητικά μπορούν να μετρηθούν στο πεδίο ενώ πάντα

υπάρχει ένα εύρος τιμών μέσα στο οποίο κάθε παράμετρος λαμβάνει τιμές.

Η βαθμονόμηση του ομοιώματος, περιλαμβάνει την επιλογή των

παραμέτρων που κάθε φορά παίζουν πρωτεύοντα ρόλο στη φυσική

διαδικασία της μετατροπής της βροχής σε απορροή.

Το χρησιμοποιηθέν ομοίωμα βροχής – απορροής λειτουργεί σε

ημερήσιο χρονικό βήμα το οποίο είναι επαρκές για τους σκοπούς της

παρούσας έρευνας που έχει ως στόχο την διαχείριση των υδατικών πόρων

στη λεκάνη Απορροής του ποταμού Σπερχειού και την εκτίμηση της

επιφανειακής απορροής από τις λεκάνες του Σπερχειού και κατά συνέπεια

των αντίστοιχων εισροών προς τον Μαλιακό Κόλπο.

Κατά τη βαθμονόμηση των υδρολογικών ομοιωμάτων της παρούσας

μελέτης δόθηκε έμφαση ώστε να αναπαρασταθούν επιτυχώς το συνολικό

υδατικό ισοζύγιο και να γίνει όσο το δυνατόν επιτυχής βαθμονόμηση των

διαθέσιμων παρατηρημένων υδρογραφημάτων. Κύριοι στόχοι της

Page 120: Μεταπτυχιακή Διατριβή: Το χειμαρρικό περιβάλλον του ποταμού Σπερχειού με το ολοκληρωμένο, υδρολογικό,

Μελέτη του χειμαρρικού περιβάλλοντος του ποταμού Σπερχειού με το ολοκληρωμένο, υδρολογικό, φυσικής βάσης μοντέλο MIKE-SHE και χρήση GIS

Αειφορική ∆ιαχείριση Ορεινών Υδρολεκανών με ευφυή συστήματα και Γ.Σ.Π. 120

βαθμονόμησης αποτελούν η αναπαραγωγή των παρατηρημένων

χρονοσειρών της απορροής και ο υπολογισμός ρεαλιστικών τιμών για την

πραγματική εξατμισοδιαπνοή και για τις άλλες παραμέτρους του υδατικού

ισοζυγίου. Σε αυτό το επίπεδο, στην παρούσα μελέτη δεν συνυπολογίζονται

οι χρήσεις και επομένως οι απολήψεις νερού από τα υδρολογικά συστήματα.

Η προσέγγιση για τη βαθμονόμηση του υδρολογικού ομοιώματος στην

παρούσα μελέτη είχε ως τελικό στόχο τον υπολογισμό της επιφανειακής

απορροής από τις λεκάνες του ποταμού Σπερχειού προς τον Μαλιακό Κόλπο.

Περιοριστικός παράγοντας στην προσπάθεια βαθμονόμησης των

υδρολογικών ομοιωμάτων αποτέλεσε η μη διαθεσιμότητα δεδομένων

παροχής στις εκβολές της λεκάνης απορροής του Σπερχειού.

Στη λεκάνη απορροής του Σπερχειού πραγματοποιήθηκε βαθμονόμηση

της παροχής στις θέσεις υδρομέτρησης ΚΑΣΤΡΙ, ΚΟΜΠΟΤΑ∆ΕΣ και ΚΟΜΜΑ.

Για το σκοπό της βαθμονόμησης του υδατικού ισοζυγίου της λεκάνης

απορροής του ποταμού Σπερχειού χρησιμοποιήθηκαν διαθέσιμα

βιβλιογραφικά δεδομένα των υδατικών ισοζυγίων που προέκυψαν από τη

μελέτη διαχείρισης των υδατικών πόρων της Ανατολικής Στερεάς Ελλάδας

(ΥΠΑΝ, 2006) .

4.3.2 Υδατικό ισοζύγιο

Το κυριότερο υδρολογικό έλλειμμα είναι η πραγματική

εξατμισοδιαπνοή, η οποία είναι συνάρτηση της δυνητικής εξατμισοδιαπνοής

και της διαθεσιμότητας νερού στο ριζικό εδαφικό στρώμα. Προηγείται

βέβαια η εξάτμιση του νερού ως ποσοστό της βροχόπτωσης, το οποίο,

αφού κατακρατηθεί από το φύλλωμα της βλάστησης, εξατμίζεται. ∆ύο

παράγοντες προσδιορίζουν την ποσότητα του νερού, η οποία εξατμίζεται

μέσω της εξατμισοδιαπνοής. Ο πρώτος παράγοντας είναι το βάθος του

ριζικού συστήματος και ο δεύτερος είναι η δυνατότητα του εδάφους να

κατακρατά την εδαφική υγρασία στο ριζόστρωμα. Όσο μεγαλύτερο σε

Page 121: Μεταπτυχιακή Διατριβή: Το χειμαρρικό περιβάλλον του ποταμού Σπερχειού με το ολοκληρωμένο, υδρολογικό,

Μελέτη του χειμαρρικού περιβάλλοντος του ποταμού Σπερχειού με το ολοκληρωμένο, υδρολογικό, φυσικής βάσης μοντέλο MIKE-SHE και χρήση GIS

Αειφορική ∆ιαχείριση Ορεινών Υδρολεκανών με ευφυή συστήματα και Γ.Σ.Π. 121

βάθος είναι το ριζικό σύστημα, τόσο περισσότερο νερό «αντλεί» η

βλάστηση από το έδαφος, το οποίο στην συνέχεια εξατμίζεται μέσω της

διαπνοής. Οι εδαφικές παράμετροι που προσδιορίζουν την ικανότητα του

εδάφους να κατακρατούν την υγρασία είναι η υδατοϊκανότητα (field

capacity) και το όριο μαρασμού (wilting point). Η διαφορά τους είναι ίση με

την ποσότητα του νερού που μπορεί να κατακρατηθεί από τις ρίζες της

χλωρίδας και επομένως να είναι διαθέσιμο για διαπνοή (DHI, 2009).

4.3.3 Μορφή υδρογραφημάτων

Ο χρονισμός και το σχήμα των υδρογραφημάτων όσο και ο

διαχωρισμός της κατείσδυσης του νερού σε ενδιάμεση και βασική απορροή,

ελέγχεται από τις χρονικές σταθερές των γραμμικών ταμιευτήρων (DHI,

2009). Παρόλ’ αυτά στη παρούσα μελέτη, για λόγους απλοποίησης (και όχι

απλούστευσης) του εννοιολογικού ομοιώματος αλλά και υπολογιστικής

οικονομίας έγινε προσπάθεια να διατηρηθεί το minimum των γραμμικών

ταμιευτήρων και συνεπώς παραμέτρων, ώστε το αποτέλεσμα της

βαθμονόμησης να συνεπάγεται άμεσα από όσο το δυνατό λιγότερες

παραμέτρους.

Για τη σωστή επομένως προσομοίωση της μορφής των

υδρογραφημάτων, οι κυριότερες παράμετροι που έτυχαν συστηματικής

βαθμονόμησης είναι οι εξής:

1. Η χρονική σταθερά της ενδιάμεσης απορροής,

2. Η χρονική σταθερά της κατείσδυσης,

3. Η χρονική σταθερά για κάθε επίπεδο βασικής απορροής, και

4. Το ποσοστό της κατείσδυσης στον ανώτερο γραμμικό ταμιευτήρα

της βασικής απορροής.

Page 122: Μεταπτυχιακή Διατριβή: Το χειμαρρικό περιβάλλον του ποταμού Σπερχειού με το ολοκληρωμένο, υδρολογικό,

Μελέτη του χειμαρρικού περιβάλλοντος του ποταμού Σπερχειού με το ολοκληρωμένο, υδρολογικό, φυσικής βάσης μοντέλο MIKE-SHE και χρήση GIS

Αειφορική ∆ιαχείριση Ορεινών Υδρολεκανών με ευφυή συστήματα και Γ.Σ.Π. 122

Οι παράμετροι που είναι απαραίτητοι για τη βαθμονόμηση της

επιφανειακής απορροής (π.χ. ικανοποιητική προσομοίωση των πλημμυρικών

αιχμών) είναι:

1. Η υδραυλική αγωγιμότητα των εδαφών,

2. Η διαθέσιμη εδαφική υγρασία στο ριζικό σύστημα,

3. Η μέση κλίση, το μήκος κλίσης και η τραχύτητα κατά Manning.

Ειδικά οι τελευταίες παράμετροι επηρεάζουν τη διόδευση της

επιφανειακής απορροής, η οποία όσο πιο αργή είναι τόσο αυξάνεται η

πραγματική εξατμισοδιαπνοή.

.

Page 123: Μεταπτυχιακή Διατριβή: Το χειμαρρικό περιβάλλον του ποταμού Σπερχειού με το ολοκληρωμένο, υδρολογικό,

Μελέτη του χειμαρρικού περιβάλλοντος του ποταμού Σπερχειού με το ολοκληρωμένο, υδρολογικό, φυσικής βάσης μοντέλο MIKE-SHE και χρήση GIS

Αειφορική ∆ιαχείριση Ορεινών Υδρολεκανών με ευφυή συστήματα και Γ.Σ.Π. 123

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 5

Αποτελέσματα Βαθμονόμησης και Εφαρμογής του ΜΙΚΕ SHE

5.1 Σκοπός

Στην ενότητα αυτή παρουσιάζονται τα αποτελέσματα της

βαθμονόμησης του υδρολογικού ομοιώματος στις υπολεκάνες απορροής του

Σπερχειού Ποταμού. Κατόπιν, παρουσιάζονται τα υδατικά ισοζύγια που

προέκυψαν για την λεκάνη και τις επιμέρους υπολεκάνες από την εκτέλεση

του βαθμονομημένου ομοιώματος για την περίοδο ανάλυσης. Για το

διάστημα βαθμονόμησης του υδρολογικού ομοιώματος ορίστηκαν τα

υδρολογικά έτη από το 1962 έως το 1981, καθώς για τα συγκεκριμένα έτη,

έχουμε μετρήσεις βροχόπτωσης, θερμοκρασίας, εξατμισοδιαπνοής και

παροχής, επιλέχθηκαν δηλαδή κοινά χρόνια.

5.2 Θέσεις Βαθμονόμησης

Στη λεκάνη απορροής του ποταμού Σπερχειού υπήρχαν διαθέσιμες

παροχές από 3 σημεία κατά μήκος της Κεντρικής κοίτης του ποταμού

Σπερχειού, τα μορφολογικά χαρακτηριστικά των οποίων καθώς και η

γεωγραφική τους θέση φαίνονται στον παρακάτω πίνακα 5.01 και τον χάρτη

5.01. Στη συνέχεια, κλείστηκαν οι υπολεκάνες στα σημεία μέτρησης της

παροχής. Έτσι, έχοντας παρατηρημένες ημερήσιες παροχές γι ‘αυτά τα σημεία,

τα δεδομένα αυτά των παροχών χρησιμοποιήθηκαν για τη βαθμονόμηση των

υπολεκανών.

Page 124: Μεταπτυχιακή Διατριβή: Το χειμαρρικό περιβάλλον του ποταμού Σπερχειού με το ολοκληρωμένο, υδρολογικό,

Μελέτη του χειμαρρικού περιβάλλοντος του ποταμού Σπερχειού με το ολοκληρωμένο, υδρολογικό, φυσικής βάσης μοντέλο MIKE-SHE και χρήση GIS

Αειφορική ∆ιαχείριση Ορεινών Υδρολεκανών με ευφυή συστήματα και Γ.Σ.Π. 124

16Πίνακας 5.01 : Μορφομετρικά Χαρακτηριστικά υπολεκανών απορροής Σπερχειού

Α/Α Σταθμός Λεκάνη Εμβαδό Λεκάνης (m3) Χ Υ Υπηρεσία

1 ΚΑΣΤΡΙ ΚΑΣΤΡΙ 870.546405 344,355.29 4,311,962.35 ∆ΕΗ

2 ΚΟΜΠΟΤΑ∆ΕΣ ΚΟΜΠΟΤΑ∆ΕΣ 1170.994393 357,834.94 4,303,288.50 ∆ΕΗ

3 ΚΟΜΜΑ ΚΟΜΜΑ 1282.541178 364,101.51 4,301,116.10 ∆ΕΗ

8Χάρτης 5.01 : Υπολεκάνες απορροής Σπερχειού ποταμού

5.3 Δείκτες Βαθμονόμησης των ομοιωμάτων

Οι εξής δείκτες χρησιμοποιούνται για να διαπιστωθεί η επιτυχής ή όχι

βαθμονόμηση/επαλήθευση του ομοιώματος. Οι δείκτες αυτοί είναι οι εξής:

(α) το μέσο απόλυτο σφάλμα (MAE) (Mean Absolute Error) (Εξ. 5.01), (β)

το σχετικό μέσο τετραγωνικό σφάλμα (RRMSE) (Relative Root Mean

Square Error) (Εξ. 5.02), (γ) ο συντελεστής προσαρμοστικότητας (EF)

(Coefficient of Efficiency) ή αλλιώς γνωστός ως συντελεστής Nash-Sutcliffe

Page 125: Μεταπτυχιακή Διατριβή: Το χειμαρρικό περιβάλλον του ποταμού Σπερχειού με το ολοκληρωμένο, υδρολογικό,

Μελέτη του χειμαρρικού περιβάλλοντος του ποταμού Σπερχειού με το ολοκληρωμένο, υδρολογικό, φυσικής βάσης μοντέλο MIKE-SHE και χρήση GIS

Αειφορική ∆ιαχείριση Ορεινών Υδρολεκανών με ευφυή συστήματα και Γ.Σ.Π. 125

(Εξ. 5.03), και (δ) ο συντελεστής απόκλισης των υπολοίπων (BIAS)

(Residual Bias) (Εξ. 5.04) (Legates, 1999). Οι εξισώσεις των δεικτών έχουν

ως εξής:

n

POMAE

n

iii∑

=

−= 1 (5.01)

On

PORRMSE

n

iii 1)(

1

2∑=

−= (5.02)

=

=

−−=

n

ii

n

iii

OO

POEF

1

2

1

2

)(

)(0.1 (5.03)

n

POBIAS

n

iii∑

=

−= 1

)( (5.04)

όπου Pi είναι οι τιμές των παροχών όπως προκύπτουν από το ομοίωμα, Oi

είναι οι τιμές των παρατηρημένων (ιστορικών) παροχών, και O η μέση τιμή

των ιστορικών παροχών.

Το ΜΑΕ και το RRMSE λαμβάνουν τιμές μεγαλύτερες του 0.0 (με

βέλτιστη τιμή το 0.0) ενώ το EF λαμβάνει τιμές στο διάστημα από -∞ έως

+∞ ενώ η βέλτιστη τιμή είναι το 1.0. Η απόκλιση των υπολοίπων (BIAS)

λαμβάνει τιμές στο ίδιο διάστημα με το EF αλλά η βέλτιστη τιμή είναι το

0.0. Ειδικά για τον EF, ο οποίος είναι ο σημαντικότερος δείκτης, αν πάρει

τιμή ίση με το μηδέν σημαίνει ότι το ομοίωμα περιγράφει με την ίδια

αποτελεσματικότητα όπως και η μέση τιμή των παρατηρημένων τιμών, ενώ

αρνητικές τιμές του συντελεστή υποδεικνύουν ότι η εφαρμοσιμότητα του

ομοιώματος έχει την ίδια ισχύ με το λευκό θόρυβο (Henriksen κ.α, 2003).

Page 126: Μεταπτυχιακή Διατριβή: Το χειμαρρικό περιβάλλον του ποταμού Σπερχειού με το ολοκληρωμένο, υδρολογικό,

Μελέτη του χειμαρρικού περιβάλλοντος του ποταμού Σπερχειού με το ολοκληρωμένο, υδρολογικό, φυσικής βάσης μοντέλο MIKE-SHE και χρήση GIS

Αειφορική ∆ιαχείριση Ορεινών Υδρολεκανών με ευφυή συστήματα και Γ.Σ.Π. 126

5.4 Αποτελέσματα της Βαθμονόμησης

Παρακάτω παρουσιάζονται τα αποτελέσματα της Βαθμονόμησης του

ομοιώματος στις θέσεις που αναφέρονται στον πίνακα 5.01 για τις

υπολεκάνες του ποταμού Σπερχειού.

5.4.1 Υπολεκάνες απορροής ποταμού Σπερχειού

Οι υπολεκάνες του ποταμού Σπερχειού κυριαρχούνται από την

παρουσία βροχομετρικών σταθμών με ημερήσια δεδομένα. Το γεγονός αυτό

προσδίδει πρόσθετη αξιοπιστία στο υδρολογικό ομοίωμα ως προς την

ακρίβεια των αποτελεσμάτων. Στα Σχήματα 5.01-5.03 καθώς και στον

πίνακα 5.02 παρουσιάζονται τα δεδομένα της βαθμονόμησης για τις 3 υπό

εξέταση λεκάνες ως προς την παρατηρημένη παροχή στις 3 θέσεις

μέτρησης. Τα αποτελέσματα της βαθμονόμησης κρίνονται ικανοποιητικά για

τις λεκάνες ΚΟΜΠΟΤΑ∆ΕΣ και ΚΟΜΜΑ, ενώ κάποιες μικρές διαφοροποιήσεις

υπάρχουν στην πρώτη και μικρότερη υπολεκάνη, το ΚΑΣΤΡΙ, με υψηλές

τιμές του συντελεστή προσαρμοστικότητας για την περίοδο βαθμονόμησης

1962-1981 (ΚΑΣΤΡΙ EF= 26,5%, ΚΟΜΠΟΤΑ∆ΕΣ EF= 36,1%, ΚΟΜΜΑ EF=

54,3%).

Αυτό σημαίνει ότι το ομοίωμα έχει τη δυνατότητα να αναπαράγει με

πιστότητα τους μηχανισμούς απορροής σε διαφορετικές χρονικές περιόδους

που παρουσιάζουν διαφορετικά υδρολογικά χαρακτηριστικά. Όπως φαίνεται

στα Σχήματα 5.01-5.03, η προσομοιωμένη παροχή παρεκκλίνει της

παρατηρημένης σε μερικές περιπτώσεις που είναι γενικά αυξημένη η

παρατηρημένη παροχή, ως προς τις παρατηρημένες τιμές. Για την ευκολία

ανάγνωσης και καλύτερης κατανόησης του γραφήματος, οι μέσες ημερήσιες

τιμές έχουν γίνει αναγωγή σε μηνιαίες τιμές.

Page 127: Μεταπτυχιακή Διατριβή: Το χειμαρρικό περιβάλλον του ποταμού Σπερχειού με το ολοκληρωμένο, υδρολογικό,

Μελέτη του χειμαρρικού περιβάλλοντος του ποταμού Σπερχειού με το ολοκληρωμένο, υδρολογικό, φυσικής βάσης μοντέλο MIKE-SHE και χρήση GIS

Αειφορική ∆ιαχείριση Ορεινών Υδρολεκανών με ευφυή συστήματα και Γ.Σ.Π. 127

7Σχήμα 5.01 : Υδρογράφημα βαθμονόμησης ομοιώματος στη θέση ΚΑΣΤΡΙ (m3/s)

8Σχήμα 5.02 : Υδρογράφημα βαθμονόμησης ομοιώματος στη ΚΟΜΠΟΤΑ∆ΕΣ (m3/s)

9Σχήμα 5.03 : Υδρογράφημα βαθμονόμησης ομοιώματος στη θέση ΚΟΜΜΑ (m3/s)

Page 128: Μεταπτυχιακή Διατριβή: Το χειμαρρικό περιβάλλον του ποταμού Σπερχειού με το ολοκληρωμένο, υδρολογικό,

Μελέτη του χειμαρρικού περιβάλλοντος του ποταμού Σπερχειού με το ολοκληρωμένο, υδρολογικό, φυσικής βάσης μοντέλο MIKE-SHE και χρήση GIS

Αειφορική ∆ιαχείριση Ορεινών Υδρολεκανών με ευφυή συστήματα και Γ.Σ.Π. 128

17Πίνακας 5.02 : Αποτελέσματα βαθμονόμησης στις υπολεκάνες απορροής

Περίοδος Βαθμονόμησης 10/1962 - 9/1981 Στατιστικός Δείκτης ΚΑΣΤΡΙ ΚΟΜΠΟΤΑΔΕΣ ΚΟΜΜΑ

Μέση Παροχή (m3/s) 4.63 (12.95) 12.65 (18.1) 11.88 (22.07) ΕF 0.265 0.361 0.543

MAE 7.80 9.87 12.36 RRMSE 1.14 0.76 0.77 BIAS 5.32 4.96 8.50

*μέσα στις παρενθέσεις βρίσκονται οι παρατηρημένες τιμές

Στα σχήματα βλέπουμε ότι το μαθηματικό ομοίωμα προσομοιώνει με

επιτυχία τις παρατηρημένες τιμές έως 45 – 50 m3/s, ενώ αντίθετα, από εκείνο

το σημείο και έπειτα, για τις υψηλότερες παρατηρημένες τιμές παροχής

παρατηρείται υποεκτίμηση των προσομοιωμένων τιμών.

5.5 Υδατικό ισοζύγιο Λεκάνης απορροής Σπερχειού ποταμού

Στη συνέχεια εξετάζονται τα αποτελέσματα του υδατικού ισοζυγίου του

μοντέλου, και παρουσιάζονται υπό τη μορφή διαγραμμάτων και αντίστοιχων

πινάκων για ολόκληρη τη λεκάνη απορροής του ποταμού Σπερχειού. Για τη

λεκάνη απορροής δίνεται πίνακας του Ετήσιου Ισοζυγίου κάθε υδρολογικού

έτους, καθώς και του συνολικού ισοζυγίου αλλά και του μέσου ετήσιου

ισοζυγίου για την περίοδο βαθμονόμησης 1962-1981, και διάγραμμα που

παρουσιάζει σχηματικά το υδατικό ισοζύγιο τις χρονιές αυτές.

Οι μεταβλητές που αναφέρονται στα ∆ιαγράμματα και τους Πίνακες

είναι οι ακόλουθες:

PREC: ΚΑΤΑΚΡΗΜΝΙΣΗ

ΑΕΤ: ΠΡΑΓΜΑΤΙΚΗ ΕΞΑΤΜΙΣΟ∆ΙΑΠΝΟΗ

DIR: ΑΜΕΣΗ ΑΠΟΡΡΟΗ

RF: ΕΝ∆ΙΑΜΕΣΗ ΚΑΙ ΒΑΣΙΚΗ ΑΠΟΡΡΟΗ

Page 129: Μεταπτυχιακή Διατριβή: Το χειμαρρικό περιβάλλον του ποταμού Σπερχειού με το ολοκληρωμένο, υδρολογικό,

Μελέτη του χειμαρρικού περιβάλλοντος του ποταμού Σπερχειού με το ολοκληρωμένο, υδρολογικό, φυσικής βάσης μοντέλο MIKE-SHE και χρήση GIS

Αειφορική ∆ιαχείριση Ορεινών Υδρολεκανών με ευφυή συστήματα και Γ.Σ.Π. 129

BIN: ΕΙΣΡΟΕΣ ΑΠΟ ΓΕΙΤΟΝΙΚΕΣ ΛΕΚΑΝΕΣ

BOUT: ΕΚΡΟΕΣ ΠΡΟΣ ΓΕΙΤΟΝΙΚΕΣ ΛΕΚΑΝΕΣ

ΔS: ΑΛΛΑΓΗ ΣΤΗΝ ΑΠΟΘΗΚΕΥΣΗ ΤΗΣ ΛΕΚΑΝΗΣ ΣΤΟ ΤΕΛΟΣ ΤΟΥ ΕΚΑΣΤΟΤΕ ΧΡΟΝΙΚΟΥ ΒΗΜΑΤΟΣ (ΜΗΝΙΑΙΟΥ Ή ΕΤΗΣΙΟΥ)

Η ΘΕΤΙΚΗ ΤΙΜΗ ΤΟΥ ∆S ΑΝΤΙΣΤΟΙΧΕΙ ΣΕ ΠΛΕΟΝΑΣΜΑ ΣΤΟ ΤΕΛΟΣ ΤΟΥ ΕΚΑΣΤΟΤΕ ΧΡΟΝΙΚΟΥ ΒΗΜΑΤΟΣ, Η ΑΡΝΗΤΙΚΗ ΤΙΜΗ ΣΕ ΕΛΛΕΙΜΜΑ

Όλες οι ανωτέρω ποσότητες δίδονται στους σχετικούς Πίνακες και

∆ιαγράμματα σε χιλιοστά (mm) ισοδύναμης απορροής. Για την έκφρασή τους

σε όγκο ύδατος (hm3) πρέπει να πολλαπλασιαστούν με το εμβαδόν της

λεκάνης απορροής στην οποία αναφέρονται. Η βασική εξίσωση του υδατικού

ισοζυγίου βάσει της οποίας υπολογίζονται οι παραπάνω ποσότητες είναι η

εξής:

ε+±−+−−= SΔBOUTBINRFDIRAETPREC (Eξ. 5.04)

όπου ε το συνολικό σφάλμα της προσομοίωσης, το οποίο στους Πίνακες

ενσωματούται στην ποσότητα ∆S.

Η ποσότητα ∆S αντιπροσωπεύει την αλλαγή στην αποθήκευση της

λεκάνης στο τέλος του εκάστοτε εξεταζόμενου χρονικού βήματος (μηνιαίου ή

ετήσιου) και ισοσκελίζει την ως άνω εξίσωση. Ως τιμή έχει περισσότερο νόημα

όταν εξετάζεται σε σχέση με κάποιο συγκεκριμένο χρονικό βήμα ή περίοδο

(π.χ., έναν συγκεκριμένο μήνα του έτους, τους υγρούς ή ξηρούς μήνες του

έτους αθροιστικά ή μια συγκεκριμένη χρονιά), καθώς αθροιστικά τείνει στο

μηδέν στο τέλος της περιόδου ανάλυσης (είτε ως μέσες μηνιαίες τιμές, είτε ως

ετήσιες τιμές). Θεωρητικά, το ∆S τείνει στο μηδέν μετά από μια μακρά

περίοδο ανάλυσης διότι θεωρείται ότι σε βάθος χρόνου οι επιμέρους

περίσσειες και ελλείμματα ισοσκελίζονται. Οι μικρές παραμένουσες τιμές του

∆S αθροιστικά στο τέλος της περιόδου ανάλυσης αντιπροσωπεύουν το

συνολικό σφάλμα της προσομοίωσης (DHI, 2009).

Page 130: Μεταπτυχιακή Διατριβή: Το χειμαρρικό περιβάλλον του ποταμού Σπερχειού με το ολοκληρωμένο, υδρολογικό,

Μελέτη του χειμαρρικού περιβάλλοντος του ποταμού Σπερχειού με το ολοκληρωμένο, υδρολογικό, φυσικής βάσης μοντέλο MIKE-SHE και χρήση GIS

Αειφορική ∆ιαχείριση Ορεινών Υδρολεκανών με ευφυή συστήματα και Γ.Σ.Π. 130

Σε μέση μηνιαία βάση, οι θετικές τιμές του ∆S αθροιστικά εξισορροπούν

τις αρνητικές. Πρακτικά, το σύνολο των θετικών τιμών του ∆S

αντιπροσωπεύει την κατείσδυση στο πεδίο της προσομοίωσης που

αποθηκεύεται στη λεκάνη και η οποία κατά την ξηρή περίοδο εκρέει από την

αποθήκευση ως βασική απορροή και απώλειες προς γειτονικές λεκάνες

(σύνολο αρνητικών τιμών του ∆S). Η ποσότητα της βασικής απορροής

διαμορφώνεται επίσης και από τις εισροές από γειτονικές λεκάνες (DHI, 2009).

Όπως φαίνεται και στο σχήμα 5.04 τα υδρολογικά έτη 1962-1963 και

1980-1981 παρουσιάζουν αυξημένη βροχόπτωση, άρα και αυξημένα ποσοστά

άμεσης απορροής, εξατμισοδιαπνοής, βασικής και ενδιάμεσης απορροής, ενώ

το υδρολογικό έτος 1976-1977 παρουσιάζει μειωμένη βροχόπτωση, άρα και

μειωμένη επιφανειακή απορροή και εξατμισοδιαπνοή.

10Σχήμα 5.04 : Ετήσιο Υδατ. Ισοζύγιο Λεκάνης απορροής ποταμού Σπερχειού

Στον πίνακα 5.03 παρουσιάζονται αναλυτικά οι συνιστώσες του μέσου

ετήσιου υδατικού ισοζυγίου της Λεκάνης απορροής του ποταμού Σπερχειού

για την περίοδο 1962-1981. Η πραγματική εξατμισοδιαπνοή αποτελεί το

Page 131: Μεταπτυχιακή Διατριβή: Το χειμαρρικό περιβάλλον του ποταμού Σπερχειού με το ολοκληρωμένο, υδρολογικό,

Μελέτη του χειμαρρικού περιβάλλοντος του ποταμού Σπερχειού με το ολοκληρωμένο, υδρολογικό, φυσικής βάσης μοντέλο MIKE-SHE και χρήση GIS

Αειφορική ∆ιαχείριση Ορεινών Υδρολεκανών με ευφυή συστήματα και Γ.Σ.Π. 131

66,01% της ατμοσφαιρικής κατακρήμνισης, ενώ η επιφανειακή απορροή το

21,88%.

18Πίνακας 5.03 : Υδατικό Ισοζύγιο Λεκάνης απορροής ποταμού Σπερχειού για τα υδρολογικά έτη της περιόδου προσομοίωσης 1962-1981.

Υδρολογικό Έτος PREC AET DIR RF BOUT DS Error

1962-1963 1226 674 277 178 0 -7 0 1963-1964 833 596 167 62 0 -18 0 1964-1965 741 561 159 34 0 -6 0 1965-1966 720 503 158 34 0 -1 0 1966-1967 813 522 185 53 0 2 0 1967-1968 684 473 132 67 0 4 0 1968-1969 731 476 182 41 0 -3 0 1969-1970 825 554 183 57 0 2 0 1970-1971 932 569 211 73 0 4 0 1971-1972 904 609 174 70 0 -1 0 1972-1973 696 527 139 54 0 -4 0 1973-1974 857 544 178 81 0 5 0 1974-1975 811 585 168 40 0 -6 0 1975-1976 794 524 161 76 0 5 0 1976-1977 563 422 131 15 0 -11 0 1977-1978 792 495 178 44 0 5 0 1978-1979 744 568 146 44 0 -2 0 1979-1980 879 545 184 97 0 9 0 1980-1981 1010 523 292 113 0 2 0

Συνολικό Υδατικό Ισοζύγιο (mm) 15555 10270 3405 1233 0 -21 0

Μέσο Ετήσιο Υδατικό Ισοζύγιο

(mm) 818.7 540.5 179.2 64.9 0.0 -1.1 0.0

Μέσο Ετήσιο Υδατικό Ισοζύγιο

(%) 100 66.01 21.88 7.92 0 0.12 0

Page 132: Μεταπτυχιακή Διατριβή: Το χειμαρρικό περιβάλλον του ποταμού Σπερχειού με το ολοκληρωμένο, υδρολογικό,

Μελέτη του χειμαρρικού περιβάλλοντος του ποταμού Σπερχειού με το ολοκληρωμένο, υδρολογικό, φυσικής βάσης μοντέλο MIKE-SHE και χρήση GIS

Αειφορική ∆ιαχείριση Ορεινών Υδρολεκανών με ευφυή συστήματα και Γ.Σ.Π. 132

26Εικόνα 5.01 : Συνολικό υδατικό ισοζύγιο του ΜΙΚΕ SHE

Page 133: Μεταπτυχιακή Διατριβή: Το χειμαρρικό περιβάλλον του ποταμού Σπερχειού με το ολοκληρωμένο, υδρολογικό,

Μελέτη του χειμαρρικού περιβάλλοντος του ποταμού Σπερχειού με το ολοκληρωμένο, υδρολογικό, φυσικής βάσης μοντέλο MIKE-SHE και χρήση GIS

Αειφορική ∆ιαχείριση Ορεινών Υδρολεκανών με ευφυή συστήματα και Γ.Σ.Π. 133

27Εικόνα 5.02 : Μέσο Ετήσιο υδατικό ισοζύγιο του ΜΙΚΕ SHE

Το Μέσο Ετήσιο Υδατικό Ισοζύγιο της Λεκάνης απορροής του ποταμού

Σπερχειού προέκυψε για την περίοδο προσομοίωσης των υδρολογικών ετών

1962-1981 από τις επιμέρους προσομοιώσεις των ετήσιων υδρολογικών ετών.

Page 134: Μεταπτυχιακή Διατριβή: Το χειμαρρικό περιβάλλον του ποταμού Σπερχειού με το ολοκληρωμένο, υδρολογικό,

Μελέτη του χειμαρρικού περιβάλλοντος του ποταμού Σπερχειού με το ολοκληρωμένο, υδρολογικό, φυσικής βάσης μοντέλο MIKE-SHE και χρήση GIS

Αειφορική ∆ιαχείριση Ορεινών Υδρολεκανών με ευφυή συστήματα και Γ.Σ.Π. 134

9Χάρτης 5.03 : Μέσο Υδατικό Ισοζύγιο για τo GIS

Page 135: Μεταπτυχιακή Διατριβή: Το χειμαρρικό περιβάλλον του ποταμού Σπερχειού με το ολοκληρωμένο, υδρολογικό,

Μελέτη του χειμαρρικού περιβάλλοντος του ποταμού Σπερχειού με το ολοκληρωμένο, υδρολογικό, φυσικής βάσης μοντέλο MIKE-SHE και χρήση GIS

Αειφορική ∆ιαχείριση Ορεινών Υδρολεκανών με ευφυή συστήματα και Γ.Σ.Π. 135

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 6

Συζήτηση-Συμπεράσματα

Οι στόχοι που είχαν τεθεί στην παρούσα μεταπτυχιακή διατριβή, ήταν

οι εξής:

Η έρευνα του χειμαρρικού περιβάλλοντος και των

μορφομετρικών χαρακτηριστικών της λεκάνης απορροής της

περιοχής έρευνας.

Η μελέτη του υδατικού ισοζυγίου της λεκάνης απορροής του

ποταμού Σπερχειού

Η προσομοίωση της παροχής για 3 υπολεκάνες απορροής μέσα

στην κύρια λεκάνη του ποταμού Σπερχειού και η σύγκρισή της με την

παρατηρημένη παροχή στα σημεία αυτά

Η εκτίμηση της ακρίβειας του μαθηματικού ομοιώματος να

αναπαριστά τις υδρολογικές διεργασίες με ακρίβεια και να

αναπαράγει ικανοποιητικά αποτελέσματα.

Αρχικά πραγματοποιήθηκε η ψηφιοποίηση των τοπογραφικών χαρτών

της Γεωγραφικής Υπηρεσίας Στρατού κλίμακας 1:50.000 και έγινε η

οριοθέτηση της συνολικής λεκάνης και των υπολεκανών απορροής , η χάραξη

του υδρογραφικού δικτύου και η σχεδίαση των ισοϋψών καμπύλων της

περιοχής έρευνας μέσω του λογισμικού ArcGIS 9.3.

Από την ολοκλήρωση της ψηφιοποίησης και με την χρήση του ίδιου

προγράμματος, προσδιορίστηκαν με ακρίβεια τα μορφομετρικά

χαρακτηριστικά της συνολικής λεκάνης, καθώς και των υπολεκανών

απορροής.

Page 136: Μεταπτυχιακή Διατριβή: Το χειμαρρικό περιβάλλον του ποταμού Σπερχειού με το ολοκληρωμένο, υδρολογικό,

Μελέτη του χειμαρρικού περιβάλλοντος του ποταμού Σπερχειού με το ολοκληρωμένο, υδρολογικό, φυσικής βάσης μοντέλο MIKE-SHE και χρήση GIS

Αειφορική ∆ιαχείριση Ορεινών Υδρολεκανών με ευφυή συστήματα και Γ.Σ.Π. 136

Όσο αναφορά την υψομετρία, το υψόμετρο κυμαίνεται από 0 m

(ακτογραμμή) – 2269,09 m όπου σε συνδυασμό με τις κλίσεις που

επικρατούν προσδιορίζουν το έντονο ανάγλυφο της περιοχής έρευνας. Η

συνολική λεκάνη απορροής καταλαμβάνει έκταση 1727,763 km2 .

Στη συνέχεια και εφόσον υπολογίστηκαν τα σπουδαιότερα μεγέθη που

εκφράζουν τη μορφολογία της περιοχής μελετήσαμε το κλίμα της περιοχής

ενδιαφέροντος. Για την έρευνα του κλίματος χρησιμοποιήθηκαν οι

βροχομετρικοί σταθμοί του «Νεοχωρίου» που βρίσκεται στα 800 m υψόμετρο,

των «Πιτσιωτών» στα 800 m, των «∆υο Βουνών» στα 460 m, του

«Ζηλευτού» στα 120 m, της «Λαμίας» στα 144 m, του «Τριλόφου» στα 580

m, του «Τυμφρηστού» στα 850 m και της «Υπάτης» στα 286 m υψόμετρο.

Για τα θερμοκρασιακά δεδομένα, καθώς και για τα δεδομένα της

εξατμισοδιαπνοής χρησιμοποιήσαμε το μετεωρολογικό σταθμό της «Λαμίας»

καθώς οι υπόλοιποι σταθμοί δεν είχαν μετρήσεις θερμοκρασίας. Για τη

σύγκριση των προσομοιωμένων δεδομένων παροχής χρησιμοποιήθηκαν οι

σταθμοί με παρατηρημένη παροχή «ΚΑΣΤΡΙ», «ΚΟΜΠΟΤΑ∆ΕΣ» και

«ΚΟΜΜΑ», που βρίσκονται πάνω στην κεντρική κοίτη του ποταμού

Σπερχειού. Η έλλειψη δεδομένων, ο μικρός αριθμός των σταθμών, η κακή

κατανομή τους στο χώρο και η έλλειψη σταθμών σε μεγάλα υψόμετρα

αποτελεί ένα πανελλαδικό πρόβλημα που δυσχεραίνει την ακρίβεια των

αποτελεσμάτων.

Τα δεδομένα που χρησιμοποιήθηκαν είχαν ημερήσιο βήμα στις μετρήσεις

τους, και η περίοδος βαθμονόμησης ήταν τα κοινά υδρολογικά έτη από

1/10/1962 έως 30/09/1981.

Για τον προσδιορισμό του ποσοστού των χρήσεων γης της περιοχής

έρευνας έγινε χρήση του Corine Land Cover 2000 και προέκυψε ο χάρτης

φυτοκάλυψης με 7 κατηγορίες φυσικής βλάστησης όπου σε συνδυασμό με

την πλούσια πανίδα συνθέτει ένα πλούσιο και ισχυρό οικοσύστημα.

Συγκεκριμένα η χλωριδική σύνθεση της λεκάνης του Σπερχειού ποταμού είναι

Page 137: Μεταπτυχιακή Διατριβή: Το χειμαρρικό περιβάλλον του ποταμού Σπερχειού με το ολοκληρωμένο, υδρολογικό,

Μελέτη του χειμαρρικού περιβάλλοντος του ποταμού Σπερχειού με το ολοκληρωμένο, υδρολογικό, φυσικής βάσης μοντέλο MIKE-SHE και χρήση GIS

Αειφορική ∆ιαχείριση Ορεινών Υδρολεκανών με ευφυή συστήματα και Γ.Σ.Π. 137

πολυποίκιλη με παρουσία 4 χαρακτηριστικών ζωνών , των εξής παρακάτω:

ζώνη της ευμεσογειακής βλάστησης με κύριαρχα είδη τα Quercus coccifera ,

Pistacia lentiscus, την παραμεσογειακή ζώνη με κυρίαρχα είδη τα Quercus

coccifera και Quercus frainetto, την ζώνη της ελάτης και των παραμεσόγειων

κωνοφόρων με κυρίαρχο είδος την Αbies borisii -regis και Abies cephalonica .

Και τέλος με σημαντική συμμετοχή στην υδραυλική κατάσταση του ποταμού

την υγρόφιλη αζωνική βλάστηση που καταλαμβάνει σημαντικό μέρος των

όχθεων του ποταμού με κυριότερα είδη τα Platanus orientalis και Salix alba.

Παρατηρούμε λοιπόν ότι το ποσοστό δάσωσης της περιοχής είναι ιδιαίτερα

υψηλό με αποτέλεσμα να ασκεί σημαντική προστατευτική και υδρολογική

επίδραση απέναντι στα εκτατικά χειμαρρικά φαινόμενα.

Όσον αφορά το μητρικό πέτρωμα έγινε έρευνα του γεωλογικού

υποθέματος της περιοχής η οποία βασίστηκε στην ψηφιοποίηση του

υδρολιθολογικού χάρτη της Ελλάδος 1:50.000 του Ινστιτούτου Γεωλογικών

και Μεταλλευτικών Ερευνών (ΙΓΜΕ), και την ψηφιοποίηση του. Από την

ψηφιοποίηση του χάρτη προέκυψε ότι στην περιοχή έρευνας παρουσιάζονται

3 κατηγορίες Γεωλογικών σχηματισμών από τα οποία τον κυρίαρχο γεωλογικό

σχηματισμό αποτελεί ο Αδιαπέρατος Σχηματισμός-φλύσχης με ποσοστό

55,42%.

Στη συνέχεια, μετά το πέρας της ψηφιοποίησης, εισάγαμε τα δεδομένα

μας στο μαθηματικό ομοίωμα ΜΙΚΕ SHE, προκειμένου να προσομοιώσουμε

την παροχή στις 3 επιμέρους λεκάνες που είχαμε επιλέξει, να την συγκρίνουμε

με τα παρατηρημένα δεδομένα που είχαμε από τους 3 σταθμούς μέτρησης της

παροχής, και τέλος να υπολογίσουμε το Συνολικό Υδατικό Ισοζύγιο και το

Μέσο Ετήσιο Υδατικό Ισοζύγιο της Λεκάνης απορροής του ποταμού

Σπερχειού.

Τα αποτελέσματα της βαθμονόμησης της παροχής στα 3 σημεία που

είχαμε επιλέξει κρίνονται ικανοποιητικά, με καλές τιμές του συντελεστή

προσαρμοστικότητας για την περίοδο βαθμονόμησης 1962-1981 (ΚΑΣΤΡΙ EF=

Page 138: Μεταπτυχιακή Διατριβή: Το χειμαρρικό περιβάλλον του ποταμού Σπερχειού με το ολοκληρωμένο, υδρολογικό,

Μελέτη του χειμαρρικού περιβάλλοντος του ποταμού Σπερχειού με το ολοκληρωμένο, υδρολογικό, φυσικής βάσης μοντέλο MIKE-SHE και χρήση GIS

Αειφορική ∆ιαχείριση Ορεινών Υδρολεκανών με ευφυή συστήματα και Γ.Σ.Π. 138

26,5%, ΚΟΜΠΟΤΑ∆ΕΣ EF= 36,1%, ΚΟΜΜΑ EF= 54,3%). Χαρακτηριστικό δε,

ήταν, ότι όσο μεγαλύτερη ήταν η έκταση της λεκάνης, τόσο πιο αποδοτικός

ήταν ο συντελεστής προσαρμοστικότητας, πράγμα που σημαίνει ότι το

μοντέλο μπορεί να αναπαράγει επαρκώς, και με πιστότητα τους μηχανισμούς

απορροής σε διαφορετικές χρονικές περιόδους με διαφορετικά υδρολογικά

χαρακτηριστικά.

Στη συνέχεια, υπολογίστηκε το υδατικό ισοζύγιο για τα έτη 1962-1981,

τα αποτελέσματα του οποίου εν γένει κρίνονται ικανοποιητικά και βρίσκονται

εντός των ορίων που αναφέρονται σε παρόμοιες βιβλιογραφικές αναφορές.

Ενδεικτικά παρατίθεται πιο κάτω ο πίνακας 6.01 με τα αποτελέσματα του

υδατικού ισοζυγίου της παρούσας εργασίας (υδρολογικά έτη 1962-1981), σε

σύγκριση με τα αποτελέσματα μιας προγενέστερης έρευνας που είχε γίνει το

2006 από το ΥΠΑΝ, για την περιοχή της Ανατολικής Στερεάς Ελλάδας

(υδρολογικά έτη 1980-2001).

19Πίνακας 6.01 : Σύγκριση αποτελεσμάτων υδατικού ισοζυγίου στη λεκάνη απορροής του Σπερχειού ποταμού.

Υδρολογικό Έτος PREC AET DIR RF BOUT DS Error Μέσο Ετήσιο Υδατικό Ισοζύγιο (mm) 1962-

1981 818.7 540.5 179.2 64.9 0.0 -1.1 0.0

Μέσο Ετήσιο Υδατικό Ισοζύγιο (mm) 1980-2001 (ΥΠΑΝ, 2006)

962.3 488.0 6.7 339.9 61.4 114.3 0.0

PREC: ΚΑΤΑΚΡΗΜΝΙΣΗ, ΑΕΤ: ΠΡΑΓΜΑΤΙΚΗ ΕΞΑΤΜΙΣΟ∆ΙΑΠΝΟΗ, DIR: ΑΜΕΣΗ ΑΠΟΡΡΟΗ, RF: ΕΝ∆ΙΑΜΕΣΗ ΚΑΙ

ΒΑΣΙΚΗ ΑΠΟΡΡΟΗ, BOUT: ΕΚΡΟΕΣ ΠΡΟΣ ΓΕΙΤ. ΛΕΚΑΝΕΣ, ΔS: ΑΛΛΑΓΗ ΑΠΟΘΗΚΕΥΣΗΣ

Τα αποτελέσματα της βαθμονόμησης κρίνονται εν γένει ικανοποιητικά

και βρίσκονται εντός των ορίων που αναφέρονται σε παρόμοιες

βιβλιογραφικές αναφορές. Μοναδικές, ίσως διαφορές υπάρχουν στις εκροές

προς τις γειτονικές λεκάνες, καθώς εμείς μελετήσαμε μόνο τη λεκάνη του

Σπερχειού, και όχι τις όμορες με αυτήν, για να έχουμε και δεδομένα από

γειτονικές λεκάνες άρα να μπορούμε να υπολογίσουμε τις εκροές/εισροές που

θα δώσουν μεταξύ τους, και στην αποθήκευση της Κορεσμένης και Ακόρεστης

ζώνης, DS, καθώς δε χρησιμοποιήσαμε καθόλου δεδομένα από την υπόγεια

Page 139: Μεταπτυχιακή Διατριβή: Το χειμαρρικό περιβάλλον του ποταμού Σπερχειού με το ολοκληρωμένο, υδρολογικό,

Μελέτη του χειμαρρικού περιβάλλοντος του ποταμού Σπερχειού με το ολοκληρωμένο, υδρολογικό, φυσικής βάσης μοντέλο MIKE-SHE και χρήση GIS

Αειφορική ∆ιαχείριση Ορεινών Υδρολεκανών με ευφυή συστήματα και Γ.Σ.Π. 139

υδρολογία. Βέβαια, σίγουρα η κύρια διαφοροποίηση υπάρχει, λόγω του ότι τα

υδρολογικά έτη σύγκρισης μεταξύ των δύο μεσών ετήσιων υδατικών

ισοζυγίων διαφέρουν και αυτά.

Αξιολογώντας τα αποτελέσματα της παρούσας μελέτης, καταλήγουμε

στα εξής συμπεράσματα:

Προκειμένου να ασχοληθούμε με την μοντελοποίηση της λεκάνης

απορροής του Σπερχειού ήταν απαραίτητο να συλλέξουμε και να

δημιουργήσουμε ένα μεγάλο αριθμό δεδομένων καθώς το μαθηματικό

ομοίωμα MIKE SHE περιλαμβάνει πολλές μεταβλητές που αφορούν το

σύνολο των υδρολογικών διαδικασιών, καθώς και της γεωμορφολογίας

της περιοχής μελέτης.

Στο μαθηματικό ομοίωμα MIKE SHE, υπάρχει ένα πλήθος παραμέτρων

που μπορούν να χρησιμοποιηθούν σαν δεδομένα εισόδου. Αυτό αυξάνει

την αξιοπιστία του μοντέλου, σε σύγκριση με άλλα παρόμοια μοντέλα.

Στο μαθηματικό ομοίωμα MIKE SHE, υπάρχει ένα πλήθος παραμέτρων

που υπόκεινται σε βαθμονόμηση. Έτσι, προκειμένου να λειτουργήσει

πλήρως ικανοποιητικά το μοντέλο, είναι απαραίτητη η σωστή

βαθμονόμηση των επιμέρους παραμέτρων προκειμένου να

αναπαραχθούν όσο το δυνατό καλύτερα αποτελέσματα που να

ανταποκρίνονται στην πραγματικότητα.

Μελλοντική βελτίωση στην παρούσα μελέτη, θα αποτελούσε η τοποθέτηση

σταθμών παροχής σε περισσότερα σημεία, με πολύ μικρότερη έκταση από τις

λεκάνες που βαθμονομήθηκαν στην παρούσα μεταπτυχιακή εργασία,

προκειμένου να εξεταστεί η αποτελεσματικότητα του μοντέλου σε αυτές τις

επιμέρους υπολεκάνες.

Page 140: Μεταπτυχιακή Διατριβή: Το χειμαρρικό περιβάλλον του ποταμού Σπερχειού με το ολοκληρωμένο, υδρολογικό,

Μελέτη του χειμαρρικού περιβάλλοντος του ποταμού Σπερχειού με το ολοκληρωμένο, υδρολογικό, φυσικής βάσης μοντέλο MIKE-SHE και χρήση GIS

Αειφορική ∆ιαχείριση Ορεινών Υδρολεκανών με ευφυή συστήματα και Γ.Σ.Π. 140

Επίσης η ύπαρξη περισσότερων σταθμών με μετεωρολογικά δεδομένα, θα

έδινε ακόμα περισσότερες εισροές στο μοντέλο, για ακόμα πιο βελτιωμένα

αποτελέσματα.

Τέλος, τα αποτελέσματα των χρονοσειρών σε ημερήσια βάση των

επιμέρους συνιστωσών των υδατικών ισοζυγίων της λεκάνης απορροής του

ποταμού Σπερχειού, που παρήχθησαν με τη βοήθεια του εργαλείου MIKE SHE

Water Balance Analysis Tool, στη συνέχεια θα μπορούσαν να εξαχθούν με τη

βοήθεια του εργαλείου MIKESHE2MBasin ώστε με τη σειρά τους να εισαχθούν

στο διαχειριστικό ομοίωμα MIKE BASIN, καθώς και στο υδρολογικό ομοίωμα

MIKE 3 που θα προσομοίωνε τον Μαλιακό Κόλπο, ως οριακή συνθήκη όπως

έγινε στην περίπτωση του Αμβρακικού Κόλπου (Μουσούλης, 2009).

Page 141: Μεταπτυχιακή Διατριβή: Το χειμαρρικό περιβάλλον του ποταμού Σπερχειού με το ολοκληρωμένο, υδρολογικό,

Μελέτη του χειμαρρικού περιβάλλοντος του ποταμού Σπερχειού με το ολοκληρωμένο, υδρολογικό, φυσικής βάσης μοντέλο MIKE-SHE και χρήση GIS

Αειφορική ∆ιαχείριση Ορεινών Υδρολεκανών με ευφυή συστήματα και Γ.Σ.Π. 141

ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ

ΞΕΝΟΓΛΩΣΣΗ

Abbott, D., Morton, J. and Holmes, M. (1986). Heat flow measurements on a

hydrothermally-active, slow-spreading ridge: the Escanaba

Trough. Geophysical Research Letters 13(7).

Abbott, M. B., Bathurst, J. C , Cunge, J. A., O'Conncll, P. E. & Rasmussen, J.

(1986a) An introduction to the European hydrological system - Système

Hydrologique Européen "SHE". 1: History and philosophy of a physically based

distributed modelling system. Journal of Hydrology. 87,45-59

Abbott, M. B., Bathurst, J. C , Cunge, J. A., O'Conncll, P. E. & Rasmussen, J.

(1986b) An introduction to the European hydrological system — Système

Hydrologique Européen "SHE". 2: Structure of a physically based distributed

modelling system. Journal of Hydrology. 87, 61-77

Anderson M. B., (1991), «Witch costs more: prevention or recovery?», In A.

Kreimer and M. Munasinghe (eds), Managing Natural Disaster and the

Environment, The World Bank, Environment Department, Washington DC, pp

17-27.

Army Corps of Engineers, (1975). “Program Description and Users Manual for

the SSAR Model”. North Pacific Division, Portland, Oregon.

Baumgartner A., Reichel E., Lee R., (1975). The World Water Balance,

Munchen, Wien.

Bergstrom, S., Forsman, A., (1973). “Development of a Conceptual

Deterministic Rainfall-Runoff Model”. Nordic Hydrology, Vol. 4 (3).

Page 142: Μεταπτυχιακή Διατριβή: Το χειμαρρικό περιβάλλον του ποταμού Σπερχειού με το ολοκληρωμένο, υδρολογικό,

Μελέτη του χειμαρρικού περιβάλλοντος του ποταμού Σπερχειού με το ολοκληρωμένο, υδρολογικό, φυσικής βάσης μοντέλο MIKE-SHE και χρήση GIS

Αειφορική ∆ιαχείριση Ορεινών Υδρολεκανών με ευφυή συστήματα και Γ.Σ.Π. 142

Box, G.E.P. and Jenkins, G.M., (1970). “Time Series Analysis Forecasting and

Control”. Holden Day. San Francisco. Calif.

Brooks, R. A., (1991). "Intelligence Without Representation", Artificial

Intelligence Journal (47), pp. 139–159.

Burnash, R.J.C., Ferrak, R.L., and McGuire, R.A., (1973). “A General

Streamflow Simulation System – Conceptual Modelling for Digital Computers”.

Report by the Joint Federal State River Forecasts Center, Sacramento, Calif.

Charboneau, P., Fortin, J.P., and Morin, G., (1977). “The CEQUEAU Model:

Discription and Examples of its use in Problems Related to Water Resources

Management”. Bulletin of the Association of Hydrological Sciences AIHS., 22

(1) pp. 193-203.

Chen, C.W., Dean, J.D., Gherini, S.A. and Goldstein, R.A., (1982a). “Acid Rain

Model-Hydrologic Module”. J. of Environmental Engineering, American Society

of Civ. Eng., Vol. 108, 455-472.

Chen, C.W., Hudson, R.J.M., Gherini, S.A., Dean, J.D. and Goldstein, R.A.,

(1982b). “Acid Rain Model-Canopy Module”. J. of Environmental Engineering,

American Society of Civ. Eng., Vol. 109, 585-603.

Crawford, N.H. and Linsley, R.K., (1966). “Digital Simulation in Hydrology,

Stanford Watershed Model IV”. Tech. Rep. No. 39, Civ. Eng. Dept. Stanford

University.

Page 143: Μεταπτυχιακή Διατριβή: Το χειμαρρικό περιβάλλον του ποταμού Σπερχειού με το ολοκληρωμένο, υδρολογικό,

Μελέτη του χειμαρρικού περιβάλλοντος του ποταμού Σπερχειού με το ολοκληρωμένο, υδρολογικό, φυσικής βάσης μοντέλο MIKE-SHE και χρήση GIS

Αειφορική ∆ιαχείριση Ορεινών Υδρολεκανών με ευφυή συστήματα και Γ.Σ.Π. 143

DHI, (2004). MIKE SHE: An Integrated Hydrological Modeling System. Danish

Hydraulic Institute, Hørsholm, Denmark.

DHI, (2009). The MIKE SHE User and Technical Reference Manual, Danish

Hydraulic Institute, Copenhagen.

http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/j.1752‐1688.2008.00244.x/full?url_ver=Z39.88‐

2004&rft_val_fmt=info%3Aofi%2Ffmt%3Akev%3Amtx%3Abook&rft.genre=book&rft.btitle=

MIKE%20SHE%3A%20An%20Integrated%20Hydrological%20Modeling%20System&rft.date=

2004&rfr_id=info%3Asid%2Fwiley.com%3AOnlineLibrary

Dingman, S.L., (1994) Physical Hydrology, Macmillan Publishing Co., New

York, NY.

Dingman, S.L., (2002) Physical Hydrology , 2nd ed., Upper Saddle River, N.J.,

Prentice Hall.

Dooge, J.C.I., (1957). “The Rational Method for Estimating Flood Peak”.

Engineering (London). Vol. 184, 311-337.

Dooge, J.C.I., (1973). “The Linear Theory of Hydrologic Systems”. Tech. Bull.

U.S. Dep. Agric. No.1468, U.S. Gov. Print. Off., Washington, D.C..

Georgakakos, K.P., (1986). “A Generalised Stochastic Hydrometeorological

Model for Flood and Flash-flood Forecasting”. 2, Case Studies, Water

Resources Research, 22(13), pp. 2096-2106.

Grigg, N. S., (1996). Water Resources Management, McGraw-Hill, New York.

Henriksen H J Troldborg L Nyegaard P Sonnenborg T O Refsgaard J C and

Madsen B (2003) Methodology for construction, calibration and validation of a

national hydrological model for Denmark. Journal of Hydrology. 280. 52–71

Page 144: Μεταπτυχιακή Διατριβή: Το χειμαρρικό περιβάλλον του ποταμού Σπερχειού με το ολοκληρωμένο, υδρολογικό,

Μελέτη του χειμαρρικού περιβάλλοντος του ποταμού Σπερχειού με το ολοκληρωμένο, υδρολογικό, φυσικής βάσης μοντέλο MIKE-SHE και χρήση GIS

Αειφορική ∆ιαχείριση Ορεινών Υδρολεκανών με ευφυή συστήματα και Γ.Σ.Π. 144

Kalman, R.E., (1960). “A New Approach to Linear Filtering and Prediction

Problems”. J. Basic Eng. (ASME), Vol. 83D: 35-45.

Kalman, R.E., and Bucy, R., (1961). “New Results in Linear Filtering and

Prediction”. J. Basic Eng. (ASME), Vol. 83D: 95-108.

Legates D., R., (1999). Evaluating the use of “goodness of fit” measures in

hydrologic and hydroclimatic model validation. Water Resources Research. 35.

233-241. [Online] Retrieved from the web on 31/08/2006:

http://www.geography.hunter.cuny.edu/~afrei/

gtech702_fall03_webpages/Legates_Mccabe_1999.htm

Maneville, A.N., O’Connell, P.E., Sutcliffe, J.V., and Nash, J.E., (1970). “River

Flow Forecasting Through Conceptual Models”. Part III – the Ray Catchment

at Grendon Unerwood. Journal of Hydrology, 11 (2), pp. 109-128.

Martinec, J., (1975). “Snowmelt-runoff Model for Streamflow Forecasts”.

Nordic Hydrology, 6 (3), pp. 145-154.

Nash, J.E., (1958). “The Form of the Instantaneous Unit Hydrograph”. IUGG

Gen. Assem. Toronto. Vol. III, Publ. No. 45. IAHS. Gentbrugge, pp 114-121.

Natale, L., Todini, E., (1976). “A Stable Estimator for Linear Models; 1.

Theoretical Developments and Monte Carlo Experiments”. Water Resources

Research, 12 (4), pp. 667-671.

Nemec, J., (1986). “Hydrological Forecasting”. Reidel, Dordrecht.

Nielsen, S.A., and Hansen, E., (1973). “Numerical Simulation of the

Rainfallrunoff Process on a Daily Basis”. Nordic Hydrology, 4, pp. 171-190.

Page 145: Μεταπτυχιακή Διατριβή: Το χειμαρρικό περιβάλλον του ποταμού Σπερχειού με το ολοκληρωμένο, υδρολογικό,

Μελέτη του χειμαρρικού περιβάλλοντος του ποταμού Σπερχειού με το ολοκληρωμένο, υδρολογικό, φυσικής βάσης μοντέλο MIKE-SHE και χρήση GIS

Αειφορική ∆ιαχείριση Ορεινών Υδρολεκανών με ευφυή συστήματα και Γ.Σ.Π. 145

Perlman H., Makropoulos C., and Koutsoyiannis, D. (2005). The water cycle,

United States Geological Syrvey.

Pintev, J., and Szabo, J., (1985). “Multiexternal (Global) Optimization

Algorithms for Engineering Applications”. Proceedings of the 4th International

Conference, Kesington Exhibition Centre, London, England.

Quick, M.C., and Pipes, A., (1977). “U.B.C. Watershed Model”. Hydrological

Sciences Bulletin, Vol. 22, No. 1, pp 153-161.

Refsgaard, J.C. and Storm, B., (1995). In: Singh, V.P., Editor, , 1995.

Computer Models of Watershed Hydrology, Water Resources Publications,

Englewood, USA, pp. 809–846.

Refsgaard J. C., (1997) Parameterisation, calibration and validation of

distributed hydrological models. Journal of Hydrology. 198. 69-97

Rocwood, D.M. and Nelson, M.L., (1966). “Computer Application to

Streamflow Synthesis and Reservoir Regulation”. IV Int. Conf. Irrig. Drain.

Sherman, L.K., (1932). “Streamflow from Rainfall by the Unit Graph Method”.

Eng, News rec., 108, 501-505.

Thiessen A.H., (1911), Precipitation for Large Areas, Monthly Weather

Review, 39, 1082-1084

Todini, E., (1978). “Mutually Interactive State Parameter (MISP) Estimation”.

Proc AGU Chapman Conf. Appl. Kalman Filtering Tech. Hydrol. Hydraul.,

Water Resour., Dep. Civ. Eng. University of Pittsburg, Pittsburg, PA.

Page 146: Μεταπτυχιακή Διατριβή: Το χειμαρρικό περιβάλλον του ποταμού Σπερχειού με το ολοκληρωμένο, υδρολογικό,

Μελέτη του χειμαρρικού περιβάλλοντος του ποταμού Σπερχειού με το ολοκληρωμένο, υδρολογικό, φυσικής βάσης μοντέλο MIKE-SHE και χρήση GIS

Αειφορική ∆ιαχείριση Ορεινών Υδρολεκανών με ευφυή συστήματα και Γ.Σ.Π. 146

Turcan, J., (1981). “Empirical-Regressive Model for Runoff Forecasting in the

Bodrog River System”. Vodohospdarsky Casopis 3/1982 (in Slovak).

Vázquez, R. F., Feyen, L., Feyen, J., Refsgaard, J. C., (2002). Effect of grid

size on effective parameters and model performance of the MIKE-SHE code.

Hydrological Processes. 16. 2. 355-372

ΕΛΛΗΝΙΚΗ

Αναπτυξιακός Σύνδεσμος ∆υτικής Αττικής (ΑΣ∆Α) (2008). Ερημοποίηση

μεγάλων εκτάσεων της γης. ∆ιαθέσιμο στην URL:

http://www.asda.gr/gym8per/Programes/water/water10.htm .

Ασημακόπουλος, ∆., (2008). Προοπτικές και Εργαλεία για την Ορθολογική

∆ιαχείριση της Ζήτησης Νερού. Παρουσίαση στο πλαίσιο της ημερίδας «Το

νερό στην εποχή της κλιματικής αλλαγής». 28 Μαρτίου, Αθήνα.

Βαράνου, Α., ∆ασακλής, Α., Φωτόπουλος, Φ., και Μπαλτάς, Ε., (2005).

∆ιαχείριση Υδατικών Πόρων, Σημειώσεις του μαθήματος «∆ιαχείριση Υδατικών

Πόρων» του ∆.Π.Μ.Σ. ‘Επιστήμη και Τεχνολογία Υδατικών Πόρων’, Ε.Μ.Π.,

Αθήνα.

Γιουρουκέλη, Μ. (2008). Χάνονται 1,6 δις. km3 νερού το χρόνο στην Ελλάδα.

ΗΜΕΡΗΣΙΑ, 7 Ιουλίου. ∆ιαθέσιμο στην URL:

http://qualitynet.lighthouse.gr/displayITM1.asp?ITMID=60390 .

Γκούνδρας, Γ. (2008). Νερό: Η Ζωογόνος ∆ύναμη. ∆ιαθέσιμο στην URL:

http://www.gngnet.gr/users/ggoudr/WATER.TXT .

Page 147: Μεταπτυχιακή Διατριβή: Το χειμαρρικό περιβάλλον του ποταμού Σπερχειού με το ολοκληρωμένο, υδρολογικό,

Μελέτη του χειμαρρικού περιβάλλοντος του ποταμού Σπερχειού με το ολοκληρωμένο, υδρολογικό, φυσικής βάσης μοντέλο MIKE-SHE και χρήση GIS

Αειφορική ∆ιαχείριση Ορεινών Υδρολεκανών με ευφυή συστήματα και Γ.Σ.Π. 147

∆ιαμαντής Ι. (2001) Ερευνητικό Πρόγραμμα : ∆ιερεύνηση Συνθηκών

Ύδρευσης ∆ήμων και Κοινοτήτων (από πλευράς επάρκειας, ποιότητας νερού ,

προστασίας σημείων ύδρευσης) Νομού Ξάνθης – Προοπτικές , Ξάνθη, Τομέας

Γεωτεχνικής Μηχανικής . Έρευνα που εκπονήθηκε για λογαριασμό της ΤΕ∆Κ

Ξάνθης.

Ελληνικό Κέντρο Βιότοπων-Υγρότοπων (ΕΚΒΥ) (2008). Ελληνικοί Υγρότοποι.

∆ιαθέσιμο στην URL:

http://www.ekby.gr/ekby/el/Greek_Wetlands_main_el.html#ORISMOS .

Ευστρατιάδης, Α., Καραβοκυρός, Γ., Κουτσογιάννης, ∆. (2007). Θεωρητική

τεκμηρίωση μοντέλου προσομοίωσης και βελτιστοποίησης της διαχείρισης

υδατικών συστημάτων «Υ∆ΡΟΝΟΜΕΑΣ», Ολοκληρωμένη ∆ιαχείριση Υδατικών

Συστημάτων σε Σύζευξη με Εξελιγμένο Υπολογιστικό Σύστημα Ο∆ΥΣΣΕΥΣ,

Τεύχος 9, ΕΜΠ, Αθήνα.

Ευστρατιάδης, Α., Ε. Ρόζος, και Κουκουβίνος, Α. (2009). Υδρόγειος: Μοντέλο

υδρολογικής και υδρογεωλογικής προσομοίωσης ‐ Θεωρητική

τεκμηρίωση, Ανάπτυξη βάσης δεδομένων και εφαρμογών λογισμικού σε

διαδικτυακό περιβάλλον για την «Εθνική Τράπεζα Υδρολογικής και

Μετεωρολογικής Πληροφορίας», Τομέας Υδατικών Πόρων και Περιβάλλοντος

– Ε.Μ.Π., Αθήνα.

Καϊτατζής, Φ. (2007). Το Μαρτύριο της Σταγόνας, ΕΛΕΥΘΕΡΟΤΥΠΙΑ, 22

Μαρτίου. ∆ιαθέσιμο στην URL:

http://www.enet.gr/online/online_text/c=112,id=87722500,34692292,728070

8 .

Καραβίτης, Χ., (2005). ∆ιαχείριση Περιβάλλοντος, Γ.Π.Α., Αθήνα.

Κοζάνης, Σ., Χριστοφίδης, Α. και Ευστρατιάδης, Α. (2010). Θεωρητική

τεκμηρίωση για το λογισμικό Υδρογνώμων (έκδοση 4), Ανάπτυξη βάσης

Page 148: Μεταπτυχιακή Διατριβή: Το χειμαρρικό περιβάλλον του ποταμού Σπερχειού με το ολοκληρωμένο, υδρολογικό,

Μελέτη του χειμαρρικού περιβάλλοντος του ποταμού Σπερχειού με το ολοκληρωμένο, υδρολογικό, φυσικής βάσης μοντέλο MIKE-SHE και χρήση GIS

Αειφορική ∆ιαχείριση Ορεινών Υδρολεκανών με ευφυή συστήματα και Γ.Σ.Π. 148

δεδομένων και εφαρμογών λογισμικού σε διαδικτυακό περιβάλλον για την

«Εθνική Τράπεζα Υδρολογικής και Μετεωρολογικής Πληροφορίας», Ανάδοχος:

Τομέας Υδατικών Πόρων και Περιβάλλοντος – Ε.Μ.Π. Αθήνα.

Κολοκυθά, Ε., (2000). Η σταγόνα και το γκαζόν: Αυτοί που καταναλώνουν τις

μεγαλύτερες ποσότητες νερού πληρώνουν ελάχιστα έως καθόλου. ΤΟ ΒΗΜΑ,

12 Ιανουαρίου. ∆ιαθέσιμο στην URL:

http://tovima.dolnet.gr/print_article.php?e=B&f=13110&m=C07&aa=1

Κουσούρης, Θ., (2007). Υ∆ΑΤΙΚΟΙ ΠΟΡΟΙ (Προέλευση, Ταξινόμηση,

Κατανομή, Αποθέματα, Υγρότοποι, Αξιοποίηση, ∆ιαχείριση).

Κουτσογιάννης ∆., Ξανθόπουλος Θ., (1999) Τεχνική Υδρολογία Έκδοση 3.

Αθήνα : Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο, Τομέας Υδατικών Πόρων.

Κουτσογιάννης, ∆., (2007). Εισαγωγή: έννοιες, μεθοδολογία, μεγέθη, πλαίσιο

διαχείρισης υδατικών πόρων στην Ελλάδα, Σημειώσεις στο πλαίσιο του

μαθήματος «∆ιαχείριση Υδατικών Πόρων» του ∆.Π.Μ.Σ. ‘Επιστήμη και

Τεχνολογία Υδατικών Πόρων’, Ε.Μ.Π., Αθήνα.

Κωτούλας ∆. , (2001). Υδρολογία και Υδραυλική Φυσικού Περιβάλλοντος,

Θεσσαλονίκη : Α.Π.Θ., Τμήμα Εκδόσεων.

Μαμάσης, Ν. (2007). ∆ιαχείριση Υδατικών Πόρων, Σημειώσεις στο πλαίσιο του

μαθήματος «Υδατικό Περιβάλλον και Ανάπτυξη», του ∆.Π.Μ.Σ. ‘Περιβάλλον

και Ανάπτυξη’, Ε.Μ.Π., Αθήνα.

Μάρης, Φ., (2011). Παρουσίαση προϊόντων της Υ∆ΡΟΓΑΙΑΣ - ΛΟΓΙΣΜΙΚΟ

∆ΙΑΧΕΙΡΙΣΗΣ Υ∆ΑΤΙΚΩΝ ΠΟΡΩΝ. Παρουσιάσεις Εργαστηρίου ∆ιευθέτησης

Ορεινών Υδάτων και ∆ιαχείρισης Κινδύνου, ∆.Π.Θ. Ορεστιάδα.

Page 149: Μεταπτυχιακή Διατριβή: Το χειμαρρικό περιβάλλον του ποταμού Σπερχειού με το ολοκληρωμένο, υδρολογικό,

Μελέτη του χειμαρρικού περιβάλλοντος του ποταμού Σπερχειού με το ολοκληρωμένο, υδρολογικό, φυσικής βάσης μοντέλο MIKE-SHE και χρήση GIS

Αειφορική ∆ιαχείριση Ορεινών Υδρολεκανών με ευφυή συστήματα και Γ.Σ.Π. 149

Μεσόγειος SOS, (2008). Η λειψυδρία προ των πυλών, ∆ίκτυο Μεσόγειος

SOS. ∆ιαθέσιμο στην URL: http://www.medsos.gr/content/view/359/34/ .

Μιμίκου, Μ. (2001). Κι όμως είναι αγαθό εν ανεπαρκεία- Ελλάδα: Και

«πνιγμένη» και διψασμένη, ΕΛΕΥΘΕΡΟΤΥΠΙΑ, 21 Αυγούστου. ∆ιαθέσιμο στην

URL:

http://www.enet.gr/online/online_issues?pid=61&dt=21/08/2001&id=851965

96 .

Μιμίκου Μ., Μπαλτάς Ε., (2006) Τεχνική Υδρολογία , Αθήνα.

MIO-ECSDE – Mediterranean Information Office for Environment, Culture &

Sustainable Development, (2007). Στοιχεία για το Νερό και τη Λειψυδρία.

Ecocrete.gr, Το βήμα των Οικολογικών και Περιβαλλοντικών Ομάδων της

Κρήτης, 23 Μαρτίου. ∆ιαθέσιμο στην URL:

http://www.ecocrete.gr/index.php?option=com_content&task=view&id=3464

&Itemid=0

Μοντεσάντου, Β., (1999). Σημειώσεις Λιμνολογίας: Ποτάμια Υδροσυστήματα.

Αθήνα: Πανεπιστήμιο Αθηνών, Τμήμα Βιολογίας, Τομέας Οικολογίας και

Ταξινομικής

Μουλαΐδου, Φ., Τσακαλίδου, Φ. (2004). Το πρόβλημα του Νερού, Λευκωσία.

∆ιαθέσιμο στην URL:

http://users.uom.gr/~esartz/teaching/ergasies/Periballov2004/Nera.ppt .

Μυλόπουλος, Ι., (2000). ∆ιαχείριση της Ζήτησης και Κοστολόγηση Νερού,

Ελληνική Επιτροπή Υδάτων. ∆ιαθέσιμο στην URL:

http://www.waterinfo.gr/eedyp/papers/IMylopoulos.html .

Page 150: Μεταπτυχιακή Διατριβή: Το χειμαρρικό περιβάλλον του ποταμού Σπερχειού με το ολοκληρωμένο, υδρολογικό,

Μελέτη του χειμαρρικού περιβάλλοντος του ποταμού Σπερχειού με το ολοκληρωμένο, υδρολογικό, φυσικής βάσης μοντέλο MIKE-SHE και χρήση GIS

Αειφορική ∆ιαχείριση Ορεινών Υδρολεκανών με ευφυή συστήματα και Γ.Σ.Π. 150

Μυλόπουλος, Ι. (2007). Νερό ο Επόμενος εφιάλτης, xlaxanas, 10

Αυγούστου. ∆ιαθέσιμο στην URL: http://www.xlaxanas.gr/index.php? .

Μυλόπουλος, Ι., (2008). Είναι το νερό Οικονομικό Αγαθό;, Σόλων, 1

Αυγούστου. ∆ιαθέσιμο στην URL:

http://www.solon.org.gr/index.php/2008-07-15-19-12-42/54-2008-07-15-14-

19-18/192-2008-07-17-11-58-02.html . Ξανθόπουλος Θ., Κουτσογιάννης ∆., (1997). Υδατικοί πόροι, Τεχνολογία και

Πληροφορική, Εκπαιδευτική Ελληνική Εγκυκλοπαίδεια, 19, 403-404, Εκδοτική

Αθηνών.

Παναγιωτίδης, Π. (2007). ∆ιαχείριση Υδατικών Οικοσυστημάτων Παράκτια &

Μεταβατικά Ύδατα Μέρος γ: Ακτή, ∆ιάλεξη του ∆.Π.Μ.Σ. «Επιστήμη και

Τεχνολογία Υδατικών Πόρων», Ε.Μ.Π., Αθήνα.

Παπαρρίζος Σ., Χατζημηνιάδης Α. (2010) Το χειμαρρικό περιβάλλον του

ποταμού Σπερχειού ∆ιπλωματική ∆ιατριβή. Ορεστιάδα, ∆.Π.Θ..

Ποτουρίδης Σ. (2009). «Η ∆ιαχείριση Κινδύνου στην ∆ιευθέτηση Ορεινών

Υδάτων», Πρακτικά 1ης ∆ιημέριδας «Ολοκληρωμένη ∆ιαχερίση Υδατικών

Πόρων» Εργαστήριου ∆ιευθέτησης Ορεινών Υδάτων και ∆ιαχείρισης Κινδύνου.

Ρομπόκα, Μ., (2009). «Εκτίμηση απολήψιμου δυναμικού για την ύδρευση της

Αθήνας με εφαρμογή του λογισμικού Υ∆ΡΟΝΟΜΕΑΣ», Μεταπτυχιακή ∆ιατριβή.

Αθήνα, Ε.Μ.Π.

Σουφλιάς, Γ. (2008). Εθνικό Πρόγραμμα ∆ιαχείρισης και Προστασίας των

Υδατικών Πόρων, Συνέντευξη Τύπου, ΥΠΕΧΩ∆Ε, Αθήνα.

Σταματάκος, Β. (2010). «Εφαρμογή του μοντέλου Mike She σε περιόδους

κλιματικής αλλαγής», Μεταπτυχιακή ∆ιατριβή. Αθήνα, Γ.Π.Α..

Page 151: Μεταπτυχιακή Διατριβή: Το χειμαρρικό περιβάλλον του ποταμού Σπερχειού με το ολοκληρωμένο, υδρολογικό,

Μελέτη του χειμαρρικού περιβάλλοντος του ποταμού Σπερχειού με το ολοκληρωμένο, υδρολογικό, φυσικής βάσης μοντέλο MIKE-SHE και χρήση GIS

Αειφορική ∆ιαχείριση Ορεινών Υδρολεκανών με ευφυή συστήματα και Γ.Σ.Π. 151

Σταμάτη, Λ. (2005). Νερό: Ο νέος Χρυσός, e-ecology.gr, Ιστοσελίδα της

Οικολογίας για τη Λαμία και τη Φθιώτιδα, ΤΑ ΝΕΑ, 25 Νοεμβρίου.

Στουρνάρας, Γ. (2007). Νερό. Περιβαλλοντική ∆ιάσταση και ∆ιαδρομή, Αθήνα:

Εκδόσεις ΤΖΙΟΛΑ.

Σύλλας, Χ., (2008). Πρόχειρο Εθνικό Σχέδιο ∆ιαχείρισης Υδάτων,

ΚΑΘΗΜΕΡΙΝΗ. ∆ιαθέσιμο στην URL:

http://www.mofeu.eu/forum/showthread.php?t=1147 .

Τερζής, Γ. (2006). Τεράστια σπατάλη νερού για άρδευση, ΚΑΘΗΜΕΡΙΝΗ, 17

Μαΐου. ∆ιαθέσιμο στην URL:

http://www.greenpage.gr/blue_spatali_nerou.html .

Τζαμτζής, Ι. (2008) Το νερό και το μέλλον, Hydromedia. ∆ιαθέσιμο στην URL:

http://www.hydromedia.gr/content.asp?contentid=664 .

Τσακίρης, Γ., (1995) Υδατικοί Πόροι : Ι. Τεχνική Υδρολογία. Αθήνα.

Τσακίρης, Γ., (2008). Λειψυδρία: παροδικό ή μόνιμο φαινόμενο;,

Kykladesnews, 5 Ιουνίου. ∆ιαθέσιμο στην URL:

http://www.kykladesnews.gr/default.asp?pid=4&la=1&nID=8258 .

ΥΠΑΝ (1996) Υδρολιθολογικός χάρτης της Ελλάδας, Σχέδιο Προγράμματος

∆ιαχείρισης των Υδατικών Πόρων της Χώρας, Κλίμακα 1:1.000.000, Αθήνα,

Νοέμβριος 1996

ΥΠΑΝ, (2006). ∆/νση Υδατικού ∆υναμικού και Φυσικών Πόρων. «Σχέδια

∆ιαχείρισης Υδατικών Πόρων των Υδατικών ∆ιαμερισμάτων. Υποέργο:

Ανάπτυξη Συστημάτων και Εργαλείων ∆ιαχείρισης Υδατικών Πόρων Υδατικών

Page 152: Μεταπτυχιακή Διατριβή: Το χειμαρρικό περιβάλλον του ποταμού Σπερχειού με το ολοκληρωμένο, υδρολογικό,

Μελέτη του χειμαρρικού περιβάλλοντος του ποταμού Σπερχειού με το ολοκληρωμένο, υδρολογικό, φυσικής βάσης μοντέλο MIKE-SHE και χρήση GIS

Αειφορική ∆ιαχείριση Ορεινών Υδρολεκανών με ευφυή συστήματα και Γ.Σ.Π. 152

∆ιαμερισμάτων ∆υτικής Στερεάς Ελλάδας, Ηπείρου, Αττικής, Ανατολικής

Στερεάς και Θεσσαλίας»

Page 153: Μεταπτυχιακή Διατριβή: Το χειμαρρικό περιβάλλον του ποταμού Σπερχειού με το ολοκληρωμένο, υδρολογικό,

Μελέτη του χειμαρρικού περιβάλλοντος του ποταμού Σπερχειού με το ολοκληρωμένο, υδρολογικό, φυσικής βάσης μοντέλο MIKE-SHE και χρήση GIS

Αειφορική ∆ιαχείριση Ορεινών Υδρολεκανών με ευφυή συστήματα και Γ.Σ.Π. 153

ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ

Σχήμα 1. ∆ιακύμανση Ημερήσιων Βροχομετρικών ∆εδομένων «∆ΥΟ ΒΟΥΝΑ» 10/1962-09/1981 Σχήμα 2. ∆ιακύμανση Ημερήσιων Βροχομετρικών ∆εδομένων «ΖΗΛΕΥΤΟ» 10/1962-09/1981 Σχήμα 3. ∆ιακύμανση Ημερήσιων Βροχομετρικών ∆εδομένων «ΛΑΜΙΑ» 10/1962-09/1981 Σχήμα 4. ∆ιακύμανση Ημερήσιων Βροχομετρικών ∆εδομένων «ΝΕΟΧΩΡΙ» 10/1962-09/1981 Σχήμα 5. ∆ιακύμανση Ημερήσιων Βροχομετρικών ∆εδομένων «ΠΙΤΣΙΩΤΑ» 10/1962-09/1981 Σχήμα 6. ∆ιακύμανση Ημερήσιων Βροχομετρικών ∆εδομένων «ΤΡΙΛΟΦΟ» 10/1962-09/1981 Σχήμα 7. ∆ιακύμανση Ημερήσιων Βροχομετρικών ∆εδομένων «ΤΥΜΦΡΗΣΤΟΥ» 10/1962-09/1981 Σχήμα 8. ∆ιακύμανση Ημερήσιων Βροχομετρικών ∆εδομένων «ΥΠΑΤΗ» 10/1962-09/1981 Σχήμα 9. ∆ιακύμανση Ημερήσιων ∆εδομένων Θερμοκρασίας «ΛΑΜΙΑ» 10/1962-09/1981 Σχήμα 10. ∆ιακύμανση Ημερήσιων ∆εδομένων Εξατμισοδιαπνοής «ΛΑΜΙΑ» 10/1962-09/1981 Σχήμα 11. Υδρογράφημα βαθμονόμησης ομοιώματος στη θέση «ΚΑΣΤΡΙ» (m3/s) Σχήμα 12. Υδρογράφημα βαθμονόμησης ομοιώματος στη θέση «ΚΟΜΠΟΤΑ∆ΕΣ» (m3/s) Σχήμα 13. Υδρογράφημα βαθμονόμησης ομοιώματος στη θέση «ΚΟΜΜΑ» (m3/s) Σχήμα 14. Ετήσιο Υδατικό Ισοζύγιο Λεκάνης απορροής Σπερχειού ποταμού Σχήμα 15. Συνολικό Υδατικό Ισοζύγιο του ομοιώματος ΜΙΚΕ SHE Σχήμα 16. Μέσο Ετήσιο Υδατικό Ισοζύγιο του ομοιώματος ΜΙΚΕ SHE Χάρτης 1. Μορφολογία Λεκάνης απορροής ποταμού Σπερχειού Χάρτης 2. Γεωλογικοί Σχηματισμοί Λεκάνης απορροής ποταμού Σπερχειού Χάρτης 3. Φυτοκάλυψη Λεκάνης απορροής ποταμού Σπερχειού με χρήση CORINE 2000 Χάρτης 4. Χωρική κατανομή Βροχομετρικών Σταθμών λεκάνης απορροής ποταμού Σπερχειού Χάρτης 5. Χωρική κατανομή Μετεωρολογικών Σταθμών λεκάνης απορροής ποταμού Σπερχειού Χάρτης 6. Χωρική κατανομή Σταθμών Παροχής Λεκάνης απορροής ποταμού Σπερχειού

Page 154: Μεταπτυχιακή Διατριβή: Το χειμαρρικό περιβάλλον του ποταμού Σπερχειού με το ολοκληρωμένο, υδρολογικό,

Μελέτη του χειμαρρικού περιβάλλοντος του ποταμού Σπερχειού με το ολοκληρωμένο, υδρολογικό, φυσικής βάσης μοντέλο MIKE-SHE και χρήση GIS

Αειφορική ∆ιαχείριση Ορεινών Υδρολεκανών με ευφυή συστήματα και Γ.Σ.Π. 154

Χάρτης 7. Πολύγωνα Thiessen Λεκάνης απορροής ποταμού Σπερχειού Χάρτης 8. Υπολεκάνες απορροής ποταμού Σπερχειού Χάρτης 9. Σύγκριση Προσομοιωμένης – Παρατηρημένης Παροχής Χάρτης 10. Μέσο Υδατικό Ισοζύγιο Λεκάνης απορροής ποταμού Σπερχειού

Page 155: Μεταπτυχιακή Διατριβή: Το χειμαρρικό περιβάλλον του ποταμού Σπερχειού με το ολοκληρωμένο, υδρολογικό,

Μελέτη του χειμαρρικού περιβάλλοντος του ποταμού Σπερχειού με το ολοκληρωμένο, υδρολογικό, φυσικής βάσης μοντέλο MIKE-SHE και χρήση GIS

Αειφορική ∆ιαχείριση Ορεινών Υδρολεκανών με ευφυή συστήματα και Γ.Σ.Π. 155

Σχήμα 1. ∆ιακύμανση Ημερήσιων Βροχομετρικών δεδομένων Βροχομετρικού Σταθμού «∆ΥΟ ΒΟΥΝΑ» για την περίοδο 1/10/1962-30/09/1981

Page 156: Μεταπτυχιακή Διατριβή: Το χειμαρρικό περιβάλλον του ποταμού Σπερχειού με το ολοκληρωμένο, υδρολογικό,

Μελέτη του χειμαρρικού περιβάλλοντος του ποταμού Σπερχειού με το ολοκληρωμένο, υδρολογικό, φυσικής βάσης μοντέλο MIKE-SHE και χρήση GIS

Αειφορική ∆ιαχείριση Ορεινών Υδρολεκανών με ευφυή συστήματα και Γ.Σ.Π. 156

Σχήμα 2. ∆ιακύμανση Ημερήσιων Βροχομετρικών δεδομένων Βροχομετρικού Σταθμού «ΖΗΛΕΥΤΟ» για την περίοδο 1/10/1962-30/09/1981

Page 157: Μεταπτυχιακή Διατριβή: Το χειμαρρικό περιβάλλον του ποταμού Σπερχειού με το ολοκληρωμένο, υδρολογικό,

Μελέτη του χειμαρρικού περιβάλλοντος του ποταμού Σπερχειού με το ολοκληρωμένο, υδρολογικό, φυσικής βάσης μοντέλο MIKE-SHE και χρήση GIS

Αειφορική ∆ιαχείριση Ορεινών Υδρολεκανών με ευφυή συστήματα και Γ.Σ.Π. 157

Σχήμα 3. ∆ιακύμανση Ημερήσιων Βροχομετρικών δεδομένων Βροχομετρικού Σταθμού «ΛΑΜΙΑ» για την περίοδο 1/10/1962-30/09/1981

Page 158: Μεταπτυχιακή Διατριβή: Το χειμαρρικό περιβάλλον του ποταμού Σπερχειού με το ολοκληρωμένο, υδρολογικό,

Μελέτη του χειμαρρικού περιβάλλοντος του ποταμού Σπερχειού με το ολοκληρωμένο, υδρολογικό, φυσικής βάσης μοντέλο MIKE-SHE και χρήση GIS

Αειφορική ∆ιαχείριση Ορεινών Υδρολεκανών με ευφυή συστήματα και Γ.Σ.Π. 158

Σχήμα 4. ∆ιακύμανση Ημερήσιων Βροχομετρικών δεδομένων Βροχομετρικού Σταθμού «ΝΕΟΧΩΡΙ» για την περίοδο 1/10/1962-30/09/1981

Page 159: Μεταπτυχιακή Διατριβή: Το χειμαρρικό περιβάλλον του ποταμού Σπερχειού με το ολοκληρωμένο, υδρολογικό,

Μελέτη του χειμαρρικού περιβάλλοντος του ποταμού Σπερχειού με το ολοκληρωμένο, υδρολογικό, φυσικής βάσης μοντέλο MIKE-SHE και χρήση GIS

Αειφορική ∆ιαχείριση Ορεινών Υδρολεκανών με ευφυή συστήματα και Γ.Σ.Π. 159

Σχήμα 5. ∆ιακύμανση Ημερήσιων Βροχομετρικών δεδομένων Βροχομετρικού Σταθμού «ΠΙΤΣΙΩΤΑ» για την περίοδο 1/10/1962-30/09/1981

Page 160: Μεταπτυχιακή Διατριβή: Το χειμαρρικό περιβάλλον του ποταμού Σπερχειού με το ολοκληρωμένο, υδρολογικό,

Μελέτη του χειμαρρικού περιβάλλοντος του ποταμού Σπερχειού με το ολοκληρωμένο, υδρολογικό, φυσικής βάσης μοντέλο MIKE-SHE και χρήση GIS

Αειφορική ∆ιαχείριση Ορεινών Υδρολεκανών με ευφυή συστήματα και Γ.Σ.Π. 160

Σχήμα 6. ∆ιακύμανση Ημερήσιων Βροχομετρικών δεδομένων Βροχομετρικού Σταθμού «ΤΡΙΛΟΦΟ» για την περίοδο 1/10/1962-30/09/1981

Page 161: Μεταπτυχιακή Διατριβή: Το χειμαρρικό περιβάλλον του ποταμού Σπερχειού με το ολοκληρωμένο, υδρολογικό,

Μελέτη του χειμαρρικού περιβάλλοντος του ποταμού Σπερχειού με το ολοκληρωμένο, υδρολογικό, φυσικής βάσης μοντέλο MIKE-SHE και χρήση GIS

Αειφορική ∆ιαχείριση Ορεινών Υδρολεκανών με ευφυή συστήματα και Γ.Σ.Π. 161

Σχήμα 7. ∆ιακύμανση Ημερήσιων Βροχομετρικών δεδομένων Βροχομετρικού Σταθμού «ΤΥΜΦΡΗΣΤΟΥ» για την περίοδο 1/10/1962-30/09/1981

Page 162: Μεταπτυχιακή Διατριβή: Το χειμαρρικό περιβάλλον του ποταμού Σπερχειού με το ολοκληρωμένο, υδρολογικό,

Μελέτη του χειμαρρικού περιβάλλοντος του ποταμού Σπερχειού με το ολοκληρωμένο, υδρολογικό, φυσικής βάσης μοντέλο MIKE-SHE και χρήση GIS

Αειφορική ∆ιαχείριση Ορεινών Υδρολεκανών με ευφυή συστήματα και Γ.Σ.Π. 162

Σχήμα 8. ∆ιακύμανση Ημερήσιων Βροχομετρικών δεδομένων Βροχομετρικού Σταθμού «ΥΠΑΤΗ» για την περίοδο 1/10/1962-30/09/1981

Page 163: Μεταπτυχιακή Διατριβή: Το χειμαρρικό περιβάλλον του ποταμού Σπερχειού με το ολοκληρωμένο, υδρολογικό,

Μελέτη του χειμαρρικού περιβάλλοντος του ποταμού Σπερχειού με το ολοκληρωμένο, υδρολογικό, φυσικής βάσης μοντέλο MIKE-SHE και χρήση GIS

Αειφορική ∆ιαχείριση Ορεινών Υδρολεκανών με ευφυή συστήματα και Γ.Σ.Π. 163

Σχήμα 9. ∆ιακύμανση Ημερήσιων δεδομένων Θερμοκρασίας Μετεωρολογικού Σταθμού «ΛΑΜΙΑ» για την περίοδο 1/10/1962-30/09/1981

Page 164: Μεταπτυχιακή Διατριβή: Το χειμαρρικό περιβάλλον του ποταμού Σπερχειού με το ολοκληρωμένο, υδρολογικό,

Μελέτη του χειμαρρικού περιβάλλοντος του ποταμού Σπερχειού με το ολοκληρωμένο, υδρολογικό, φυσικής βάσης μοντέλο MIKE-SHE και χρήση GIS

Αειφορική ∆ιαχείριση Ορεινών Υδρολεκανών με ευφυή συστήματα και Γ.Σ.Π. 164

Σχήμα 10. ∆ιακύμανση Ημερήσιων δεδομένων Εξατμισοδιαπνοής Μετεωρολογικού Σταθμού «ΛΑΜΙΑ» για την περίοδο 1/10/1962-30/09/1981

Page 165: Μεταπτυχιακή Διατριβή: Το χειμαρρικό περιβάλλον του ποταμού Σπερχειού με το ολοκληρωμένο, υδρολογικό,

Μελέτη του χειμαρρικού περιβάλλοντος του ποταμού Σπερχειού με το ολοκληρωμένο, υδρολογικό, φυσικής βάσης μοντέλο MIKE-SHE και χρήση GIS

Αειφορική ∆ιαχείριση Ορεινών Υδρολεκανών με ευφυή συστήματα και Γ.Σ.Π. 165

Σχήμα 11. Υδρογράφημα βαθμονόμησης ομοιώματος στη θέση ΚΑΣΤΡΙ (m3/s)

Page 166: Μεταπτυχιακή Διατριβή: Το χειμαρρικό περιβάλλον του ποταμού Σπερχειού με το ολοκληρωμένο, υδρολογικό,

Μελέτη του χειμαρρικού περιβάλλοντος του ποταμού Σπερχειού με το ολοκληρωμένο, υδρολογικό, φυσικής βάσης μοντέλο MIKE-SHE και χρήση GIS

Αειφορική ∆ιαχείριση Ορεινών Υδρολεκανών με ευφυή συστήματα και Γ.Σ.Π. 166

Σχήμα 12. Υδρογράφημα βαθμονόμησης ομοιώματος στη θέση ΚΟΜΠΟΤΑ∆ΕΣ (m3/s)

Page 167: Μεταπτυχιακή Διατριβή: Το χειμαρρικό περιβάλλον του ποταμού Σπερχειού με το ολοκληρωμένο, υδρολογικό,

Μελέτη του χειμαρρικού περιβάλλοντος του ποταμού Σπερχειού με το ολοκληρωμένο, υδρολογικό, φυσικής βάσης μοντέλο MIKE-SHE και χρήση GIS

Αειφορική ∆ιαχείριση Ορεινών Υδρολεκανών με ευφυή συστήματα και Γ.Σ.Π. 167

Σχήμα 13. Υδρογράφημα βαθμονόμησης ομοιώματος στη θέση ΚΟΜΜΑ (m3/s)

Page 168: Μεταπτυχιακή Διατριβή: Το χειμαρρικό περιβάλλον του ποταμού Σπερχειού με το ολοκληρωμένο, υδρολογικό,

Μελέτη του χειμαρρικού περιβάλλοντος του ποταμού Σπερχειού με το ολοκληρωμένο, υδρολογικό, φυσικής βάσης μοντέλο MIKE-SHE και χρήση GIS

Αειφορική ∆ιαχείριση Ορεινών Υδρολεκανών με ευφυή συστήματα και Γ.Σ.Π. 168

Σχήμα 14. Ετήσιο Υδατικό Ισοζύγιο Λεκάνης απορροής ποταμού Σπερχειού

Page 169: Μεταπτυχιακή Διατριβή: Το χειμαρρικό περιβάλλον του ποταμού Σπερχειού με το ολοκληρωμένο, υδρολογικό,

Μελέτη του χειμαρρικού περιβάλλοντος του ποταμού Σπερχειού με το ολοκληρωμένο, υδρολογικό, φυσικής βάσης μοντέλο MIKE-SHE και χρήση GIS

Αειφορική ∆ιαχείριση Ορεινών Υδρολεκανών με ευφυή συστήματα και Γ.Σ.Π. 169

Σχήμα 15. Συνολικό υδατικό ισοζύγιο του ομοιώματος ΜΙΚΕ SHE

Page 170: Μεταπτυχιακή Διατριβή: Το χειμαρρικό περιβάλλον του ποταμού Σπερχειού με το ολοκληρωμένο, υδρολογικό,

Μελέτη του χειμαρρικού περιβάλλοντος του ποταμού Σπερχειού με το ολοκληρωμένο, υδρολογικό, φυσικής βάσης μοντέλο MIKE-SHE και χρήση GIS

Αειφορική ∆ιαχείριση Ορεινών Υδρολεκανών με ευφυή συστήματα και Γ.Σ.Π. 170

Σχήμα 16. Μέσο Ετήσιο υδατικό ισοζύγιο του ομοιώματος ΜΙΚΕ SHE

Page 171: Μεταπτυχιακή Διατριβή: Το χειμαρρικό περιβάλλον του ποταμού Σπερχειού με το ολοκληρωμένο, υδρολογικό,

Μελέτη του χειμαρρικού περιβάλλοντος του ποταμού Σπερχειού με το ολοκληρωμένο, υδρολογικό, φυσικής βάσης μοντέλο MIKE-SHE και χρήση GIS

Αειφορική ∆ιαχείριση Ορεινών Υδρολεκανών με ευφυή συστήματα και Γ.Σ.Π. 171

Xάρτης 1. Μορφολογία Λεκάνης απορροής ποταμού Σπερχειού

Page 172: Μεταπτυχιακή Διατριβή: Το χειμαρρικό περιβάλλον του ποταμού Σπερχειού με το ολοκληρωμένο, υδρολογικό,

Μελέτη του χειμαρρικού περιβάλλοντος του ποταμού Σπερχειού με το ολοκληρωμένο, υδρολογικό, φυσικής βάσης μοντέλο MIKE-SHE και χρήση GIS

Αειφορική ∆ιαχείριση Ορεινών Υδρολεκανών με ευφυή συστήματα και Γ.Σ.Π. 172

Χάρτης 2. Γεωλογικοί Σχηματισμοί Λεκάνης απορροής ποταμού Σπερχειού

Page 173: Μεταπτυχιακή Διατριβή: Το χειμαρρικό περιβάλλον του ποταμού Σπερχειού με το ολοκληρωμένο, υδρολογικό,

Μελέτη του χειμαρρικού περιβάλλοντος του ποταμού Σπερχειού με το ολοκληρωμένο, υδρολογικό, φυσικής βάσης μοντέλο MIKE-SHE και χρήση GIS

Αειφορική ∆ιαχείριση Ορεινών Υδρολεκανών με ευφυή συστήματα και Γ.Σ.Π. 173

Χάρτης 3. Φυτοκάλυψη Λεκάνης απορροής ποταμού Σπερχειού με χρήση CORINE 2000

Page 174: Μεταπτυχιακή Διατριβή: Το χειμαρρικό περιβάλλον του ποταμού Σπερχειού με το ολοκληρωμένο, υδρολογικό,

Μελέτη του χειμαρρικού περιβάλλοντος του ποταμού Σπερχειού με το ολοκληρωμένο, υδρολογικό, φυσικής βάσης μοντέλο MIKE-SHE και χρήση GIS

Αειφορική ∆ιαχείριση Ορεινών Υδρολεκανών με ευφυή συστήματα και Γ.Σ.Π. 174

Χάρτης 4. Χωρική κατανομή Βροχομετρικών Σταθμών Λεκάνης απορροής ποταμού Σπερχειού

Page 175: Μεταπτυχιακή Διατριβή: Το χειμαρρικό περιβάλλον του ποταμού Σπερχειού με το ολοκληρωμένο, υδρολογικό,

Μελέτη του χειμαρρικού περιβάλλοντος του ποταμού Σπερχειού με το ολοκληρωμένο, υδρολογικό, φυσικής βάσης μοντέλο MIKE-SHE και χρήση GIS

Αειφορική ∆ιαχείριση Ορεινών Υδρολεκανών με ευφυή συστήματα και Γ.Σ.Π. 175

Χάρτης 5. Χωρική κατανομή Μετεωρολογικών Σταθμών Λεκάνης απορροής ποταμού Σπερχειού

Page 176: Μεταπτυχιακή Διατριβή: Το χειμαρρικό περιβάλλον του ποταμού Σπερχειού με το ολοκληρωμένο, υδρολογικό,

Μελέτη του χειμαρρικού περιβάλλοντος του ποταμού Σπερχειού με το ολοκληρωμένο, υδρολογικό, φυσικής βάσης μοντέλο MIKE-SHE και χρήση GIS

Αειφορική ∆ιαχείριση Ορεινών Υδρολεκανών με ευφυή συστήματα και Γ.Σ.Π. 176

Χάρτης 6. Χωρική κατανομή Σταθμών Παροχής Λεκάνης απορροής ποταμού Σπερχειού

Page 177: Μεταπτυχιακή Διατριβή: Το χειμαρρικό περιβάλλον του ποταμού Σπερχειού με το ολοκληρωμένο, υδρολογικό,

Μελέτη του χειμαρρικού περιβάλλοντος του ποταμού Σπερχειού με το ολοκληρωμένο, υδρολογικό, φυσικής βάσης μοντέλο MIKE-SHE και χρήση GIS

Αειφορική ∆ιαχείριση Ορεινών Υδρολεκανών με ευφυή συστήματα και Γ.Σ.Π. 177

Χάρτης 7. Πολύγωνα Thiessen Λεκάνης απορροής ποταμού Σπερχειού

Page 178: Μεταπτυχιακή Διατριβή: Το χειμαρρικό περιβάλλον του ποταμού Σπερχειού με το ολοκληρωμένο, υδρολογικό,

Μελέτη του χειμαρρικού περιβάλλοντος του ποταμού Σπερχειού με το ολοκληρωμένο, υδρολογικό, φυσικής βάσης μοντέλο MIKE-SHE και χρήση GIS

Αειφορική ∆ιαχείριση Ορεινών Υδρολεκανών με ευφυή συστήματα και Γ.Σ.Π. 178

Χάρτης 8. Υπολεκάνες απορροής ποταμού Σπερχειού

Page 179: Μεταπτυχιακή Διατριβή: Το χειμαρρικό περιβάλλον του ποταμού Σπερχειού με το ολοκληρωμένο, υδρολογικό,

Μελέτη του χειμαρρικού περιβάλλοντος του ποταμού Σπερχειού με το ολοκληρωμένο, υδρολογικό, φυσικής βάσης μοντέλο MIKE-SHE και χρήση GIS

Αειφορική ∆ιαχείριση Ορεινών Υδρολεκανών με ευφυή συστήματα και Γ.Σ.Π. 179

Χάρτης 9. Σύγκριση Προσομοιωμένης – Παρατηρημένης Παροχής

Page 180: Μεταπτυχιακή Διατριβή: Το χειμαρρικό περιβάλλον του ποταμού Σπερχειού με το ολοκληρωμένο, υδρολογικό,

Μελέτη του χειμαρρικού περιβάλλοντος του ποταμού Σπερχειού με το ολοκληρωμένο, υδρολογικό, φυσικής βάσης μοντέλο MIKE-SHE και χρήση GIS

Αειφορική ∆ιαχείριση Ορεινών Υδρολεκανών με ευφυή συστήματα και Γ.Σ.Π. 180

Χάρτης 10. Μέσο Υδατικό Ισοζύγιο Λεκάνης απορροής ποταμού Σπερχειού