ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΠΑΤΡΩΝ ΠΟΛΥΤΕΧΝΙΚΗ ΣΧΟΛΗ ΤΜΗΜΑ ΠΟΛΙΤΙΚΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΕΡΓ. Υ ΡΑΥΛΙΚΗΣ ΜΗΧΑΝΙΚΗΣ Υ ΡΟΛΟΓΙΚΗ ΠΡΟΣΟΜΟΙΩΣΗ ΛΕΚΑΝΩΝ ΑΠΟΡΡΟΗΣ ΜΕ ΕΛΛΙΠΗ Ε ΟΜΕΝΑ

Transcript

1 ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΠΑΤΡΩΝ ΠΟΛΥΤΕΧΝΙΚΗ ΣΧΟΛΗ ΤΜΗΜΑ ΠΟΛΙΤΙΚΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΕΡΓ. Υ ΡΑΥΛΙΚΗΣ ΜΗΧΑΝΙΚΗΣ Υ ΡΟΛΟΓΙΚΗ ΠΡΟΣΟΜΟΙΩΣΗ ΛΕΚΑΝΩΝ ΑΠΟΡΡΟΗΣ ΜΕ ΕΛΛΙΠΗ Ε ΟΜΕΝΑ ΙΑΤΡΙΒΗ ΜΕΤΑΠΤΥΧΙΑΚΟΥ ΙΠΛΩΜΑΤΟΣ ΕΙ ΙΚΕΥΣΗΣ Από ΜΕΧΛΕΡΗ. ΒΑΡΒΑΡΑ ιπλωµατούχο Μηχανικό Περιβάλλοντος Επιβλέπον µέλος.ε.π. Καθηγητής Βασίλειος Κ. Καλέρης ΠΑΤΡΑ 2008

2

3 Αφιερώνεται στους γονείς µου ηµήτρη και Ευµορφία και στην αδερφή µου Ευγενία

4 Πρόλογος ΠΡΟΛΟΓΟΣ Η παρούσα εργασία αποτελεί ιατριβή για ίπλωµα Ειδίκευσης και εκπονήθηκε στο Εργαστήριο Υδραυλικής Μηχανικής του Τµήµατος Πολιτικών Μηχανικών του Πανεπιστηµίου Πατρών, στα πλαίσια του Μεταπτυχιακού ιπλώµατος Ειδίκευσης στον τοµέα των Υδατικών Πόρων και Περιβάλλοντος. Η ανάθεση του θέµατος και η επίβλεψη της εργασίας έγινε από τον Καθηγητή κ. Βασίλειο Καλέρη. Η συγγραφέας θα ήθελε να τον ευχαριστήσει από καρδίας για την συνεχή και καθοριστική καθοδήγηση, την συνέπεια και την εµπιστοσύνη που έδειξε απέναντί της. Η συγγραφέας θα ήθελε να επισηµάνει την σηµαντική υποστήριξη που της δόθηκε από το Εργαστήριο Υδραυλικής Μηχανικής και να ευχαριστήσει όλους τους καθηγητές καθώς και τα υπόλοιπα µέλη του εργαστηρίου για την φιλοξενία σε όλη την διάρκεια εκπόνησης της διατριβής. Τέλος, θα ήθελε να ευχαριστήσει τους γονείς της για την στήριξή τους σε όλη την διάρκεια των σπουδών της. ii

5 Περίληψη ΠΕΡΙΛΗΨΗ Στον ελληνικό χώρο, για έναν µεγάλο αριθµό λεκανών δεν υπάρχουν διαθέσιµες µετρήσεις απορροής, γεγονός που καθιστά δύσκολη την υδρολογική τους προσοµοίωση για τον προσδιορισµό των συνιστωσών του υδρολογικού ισοζυγίου. Μια τέτοια περίπτωση αποτελούν οι λεκάνες απορροής των ποταµών του Πείρου και του Παραπείρου. Στους ποταµούς αυτούς κατασκευάζεται ένα σύστηµα έργων που αποτελείται από ένα φράγµα εκτροπής στη θέση Βαλµαδούρα στον ποταµό Πείρο, έναν ταµιευτήρα στη θέση Αστέρι στον Παραπείρο και έναν συνδετικό αγωγό. Στόχος της κατασκευής των έργων αυτών αποτελεί η κάλυψη των υδρευτικών αναγκών της πόλης των Πατρών, της Βιοµηχανικής Περιοχής και των κοινοτήτων της Β.. Αχαϊας. Στη µελέτη των έργων αυτών (Υ.ΠΕ.ΧΩ..Ε., Μάρτιος 1997) ο υπολογισµός του υδρολογικού ισοζυγίου στις λεκάνες που αντιστοιχούν στις θέσεις των έργων βασίστηκε σε απλοποιητικές παραδοχές. Συγκεκριµένα θεωρήθηκε ότι το νερό αποθηκεύεται µόνο στην εδαφική ζώνη και δεν γίνεται διάκριση ανάµεσα σε επιφανειακή και υπόγεια απορροή. Στην παρούσα εργασία για τον ακριβή και αναλυτικό προσδιορισµό των συνιστωσών του υδρολογικού ισοζυγίου χρησιµοποιήθηκε το υδρολογικό µοντέλο βροχής απορροής ENNS (Nachtnebel, 1993), η χρήση του οποίου απαιτεί την εύρεση τιµών των παραµέτρων που υπεισέρχονται στις εξισώσεις των διαδικασιών που περιγράφουν το µοντέλο. Λόγω ελλείψεως µετρήσεων απορροής για τις λεκάνες του Πείρου και του Παραπείρου, για την εύρεση των τιµών των παραµέτρων του µοντέλου εφαρµόστηκε µια µεθοδολογία διερεύνησης της υδρολογικής οµοιότητας των δύο λεκανών µε άλλες λεκάνες, για τις οποίες υπάρχουν διαθέσιµες µετρήσεις απορροής. Πιο συγκεκριµένα χρησιµοποιήθηκαν οι λεκάνες απορροής του Γλαύκου στον Νοµό Αχαϊας, του Αχελώου που αντιστοιχεί στην θέση του φράγµατος της Μεσοχώρας, του ποταµού Ερύµανθου, παραποτάµου του Αλφειού και του ποταµού Myakka στην Florida των Η.Π.Α.. Η διαδικασία που ακολουθήθηκε είναι η εξής: Αρχικά πραγµατοποιείται η ρύθµιση του µοντέλου ENNS για τις τέσσερις λεκάνες για τις οποίες υπάρχουν µετρήσεις απορροής µε στόχο (α) να βρεθούν οι τιµές των παραµέτρων που επηρεάζουν το αποτέλεσµα της προσοµοίωσης και (β) να διαπιστωθεί το εύρος διακύµανσης των τιµών αυτών των παραµέτρων. Λόγω του σηµαντικού εύρους διακύµανσης αυτών των παραµέτρων, πραγµατοποιείται η κατάταξη των λεκανών του Υδρολογική προσοµοίωση λεκανών απορροής µε ελλιπή δεδοµένα iii

6 Περίληψη Πείρου, του Παραπείρου και των τεσσάρων λεκανών, για τις οποίες υπάρχουν διαθέσιµες µετρήσεις απορροής, σύµφωνα µε κάποιους φυσιογραφικούς και κλιµατικούς παράγοντες που επιλέχθησαν, ως προς την αναµενόµενη επιφανειακή απορροή. Στη συνέχεια, για τις λεκάνες για τις οποίες υπάρχουν διαθέσιµες µετρήσεις απορροής γίνεται έλεγχος εάν οι τιµές των παραµέτρων του µοντέλου ENNS είναι συµβατές µε την κατάταξη των λεκανών σύµφωνα µε τους φυσιογραφικούς και κλιµατικούς παράγοντες. Επειδή προκύπτει ότι αυτό δεν συµβαίνει, πραγµατοποιείται επαναρρύθµιση του µοντέλου αναζητώντας συνδυασµούς παραµέτρων, οι οποίοι να επαληθεύουν την κατάταξη των λεκανών. Τέλος µε βάση τα αποτελέσµατα της διερεύνησης της υδρολογικής οµοιότητας των λεκανών επιλέγονται οι τιµές των παραµέτρων του µοντέλου ENNS για την υδρολογική προσοµοίωση των λεκανών του Πείρου και του Παραπείρου. Τα αποτελέσµατα που προέκυψαν από την υδρολογική προσοµοίωση του Πείρου και του Παραπείρου µε την χρήση του µοντέλου ENNS συγκρίθηκαν µε τα αποτελέσµατα της µελέτης του Υ.ΠΕ.ΧΩ..Ε. (Μάρτιος 1997). Τα συµπεράσµατα που προκύπτουν από την παρούσα εργασία είναι τα εξής: (α) Από την διερεύνηση της υδρολογικής οµοιότητας των λεκανών του Πείρου και του Παραπείρου µε τις λεκάνες του Γλαύκου, του Ερύµανθου, της Μεσοχώρας και του ποταµού Myakka, Η.Π.Α. διαπιστώθηκε ότι η επαναρρύθµιση του µοντέλου ENNS που πραγµατοποιήθηκε για τις τέσσερις λεκάνες, για τις οποίες υπαρχουν µετρήσεις απορροής, οδήγησε σε βελτίωση των αποτελεσµάτων της ρύθµισης (µείωση των αποκλίσεων της µετρηµένης και προσοµοιωµένης απορροής). Επίσης, επειδή ο λόγος της επιφανειακής απορροής προς την βροχή για τις τέσσερις λεκάνες επαληθεύει την κατάταξη σύµφωνα µε τους φυσιογραφικούς και κλιµατικούς παράγοντες, προκύπτει ότι η διαδικασία που ακολουθήθηκε αποτελεί µια δυνατότητα αντιστοίχισης των παραµέτρων του µοντέλου ENNS σε κριτήρια που προκύπτουν από αυτούς τους παράγοντες. (β) Από την σύγκριση των αποτελεσµάτων της µελέτης του Υ.ΠΕ.ΧΩ..Ε. µε τα αποτελέσµατα του µοντέλου αποδεικνύεται ότι το µοντέλο ENNS δίνει πιο ρεαλιστικές τιµές για τις συνιστώσες του υδρολογικού ισοζυγίου των λεκανών του Πείρου και του Παραπείρου από την µελέτη. Οι λόγοι είναι ότι (α) σύµφωνα µε την κατάταξη των λεκανών βάσει των φυσιογραφικών και κλιµατικών παραγόντων οι λεκάνες του Πείρου και του Παραπείρου παρουσιάζουν υδρολογική οµοιότητα µε την λεκάνη του Γλαύκου, για την οποία το µοντέλο δίνει µια ρεαλιστική προσέγγιση της συνολικής απορροής Υδρολογική προσοµοίωση λεκανών απορροής µε ελλιπή δεδοµένα iv

7 Περίληψη (άµεσης και βασικής) και (β) η βασική απορροή που υπολογίστηκε µε το µοντέλο παρουσιάζει πολύ µικρότερη µεταβλητότητα στον χρόνο έναντι της άµεσης απορροής λόγω της αποθηκευτικής ικανότητας του εδάφους. (γ) Από τα αποτελέσµατα της υδρολογικής προσοµοίωσης των λεκανών του Πείρου και του Παραπείρου µε την χρήση του µοντέλου ENNS προκύπτει ότι τα ποσοστά της άµεσης απορροής προς την βροχόπτωση των λεκανών του Πείρου και του Παραπείρου σύµφωνα µε το µοντέλο ENNS δεν ήταν τα αναµενόµενα, παρόλο που τα αποτελέσµατα του µοντέλου κρίθηκαν ικανοποιητικά. Οι πιθανοί λόγοι είναι κάποια µειονεκτήµατα που παρουσιάζει η µεθοδολογία διερεύνησης της υδρολογικής οµοιότητας των λεκανών και τα οποία κρίνεται ότι εάν ληφθούν υπόψη µπορούν να οδηγήσουν σε βελτίωση της µεθόδου. Υδρολογική προσοµοίωση λεκανών απορροής µε ελλιπή δεδοµένα v

8 Περιεχόµενα ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ ΠΡΟΛΟΓΟΣ ii ΠΕΡΙΛΗΨΗ iii ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ vi ΚΑΤΑΛΟΓΟΣ ΠΙΝΑΚΩΝ.....ix ΚΑΤΑΛΟΓΟΣ ΣΧΗΜΑΤΩΝ......xiv ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1 ο : ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2 ο : H ΜΕΛΕΤΗ ΤΟΥ Υ.ΠΕ.ΧΩ. Ε Ύ ΡΕΥΣΗ ΠΑΤΡΑΣ ΑΠΟ ΤΟΥΣ ΠΟΤΑΜΟΥΣ ΠΕΙΡΟ ΚΑΙ ΠΑΡΑΠΕΙΡΟ ΤO ΣΥΣΤΗΜΑ ΤΩΝ ΕΡΓΩΝ ΤΩΝ ΠΟΤΑΜΩΝ ΤΟΥ ΠΕΙΡΟΥ ΚΑΙ ΤΟΥ ΠΑΡΑΠΕΙΡΟΥ ΜΕΛΕΤΗ ΤΟΥ Υ ΡΟΛΟΓΙΚΟΥ ΙΣΟΖΥΓΙΟΥ ΤΩΝ ΛΕΚΑΝΩΝ ΤΟΥ ΠΕΙΡΟΥ ΚΑΙ ΤΟΥ ΠΑΡΑΠΕΙΡΟΥ (Υ.ΠΕ.ΧΩ..Ε., 1997) Υ ΑΤΙΚΟ ΙΣΟΖΥΓΙΟ ΛΕΚΑΝΗΣ ΠΟΤΑΜΟΥ ΠΑΡΑΠΕΙΡΟΥ ΣΤΟ ΦΡΑΓΜΑ ΑΣΤΕΡΙΟΥ Μέθοδος Turc Μέθοδος Thornthwaite Υ ΑΤΙΚΟ ΙΣΟΖΥΓΙΟ ΛΕΚΑΝΗΣ ΠΟΤΑΜΟΥ ΠΕΙΡΟΥ ΣΤΟ ΦΡΑΓΜΑ ΒΑΛΜΑ ΟΥΡΑΣ Μέθοδος Turc Μέθοδος Thornthwaite ΣΥΓΚΡΙΣΗ ΤΩΝ ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΩΝ ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΥ ΤΗΣ ΑΠΟΡΡΟΗΣ ΠΟΥ ΠΡΟΕΚΥΨΑΝ ΜΕ ΤΗΝ ΧΡΗΣΗ ΤΩΝ ΜΕΘΟ ΩΝ TURC ΚΑΙ THORNTHWAITE...13 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3 ο : ΜΕΘΟ ΟΛΟΓΙΑ ΙΕΡΕΥΝΗΣΗΣ ΤΗΣ Υ ΡΟΛΟΓΙΚΗΣ ΟΜΟΙΟΤΗΤΑΣ ΛΕΚΑΝΩΝ ΑΠΟΡΡΟΗΣ...15 vi

9 Περιεχόµενα ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4 ο : ΡΥΘΜΙΣΗ ΤΟΥ ΜΟΝΤΕΛΟΥ ENNS ΓΙΑ ΤΙΣ ΛΕΚΑΝΕΣ ΓΛΑΥΚΟΥ, ΕΡΥΜΑΝΘΟΥ, ΜΕΣΟΧΩΡΑΣ ΚΑΙ MYAKKA, FLORIDA Η.Π.Α ΤΟ ΜΟΝΤΕΛΟ ENNS Υ ΡΟΛΟΓΙΚΉ ΠΡΟΣΟΜΟΙΩΣΗ ΤΗΣ ΛΕΚΑΝΗΣ ΤΟΥ ΓΛΑΥΚΟΥ Υ ΡΟΛΟΓΙΚΗ ΠΡΟΣΟΜΟΙΩΣΗ ΤΗΣ ΛΕΚΑΝΗΣ ΤΗΣ ΜΕΣΟΧΩΡΑΣ Υ ΡΟΛΟΓΙΚΗ ΠΡΟΣΟΜΟΙΩΣΗ ΤΗΣ ΛΕΚΑΝΗΣ ΤΟΥ ΕΡΥΜΑΝΘΟΥ Υ ΡΟΛΟΓΙΚΗ ΠΡΟΣΟΜΟΙΩΣΗ ΤΗΣ ΛΕΚΑΝΗΣ TOY ΠΟΤΑΜΟΥ MYAKKA, FLORIDA ΤΩΝ Η.Π.Α...42 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 5 ο :ΚΑΤΑΤΑΞΗ ΛΕΚΑΝΩΝ ΑΠΟΡΡΟΗΣ ΜΕ ΒΑΣΗ ΦΥΣΙΟΓΡΑΦΙΚΟΥΣ ΚΑΙ ΚΛΙΜΑΤΙΚΟΥΣ ΠΑΡΑΓΟΝΤΕΣ ΚΑΤΑΤΑΤΑΞΗ ΜΕ ΒΑΣΗ ΤΟΥΣ ΦΥΣΙΟΓΡΑΦΙΚΟΥΣ ΠΑΡΑΓΟΝΤΕΣ Γεωµετρικά χαρακτηριστικά Το µέγεθος των λεκάνων Το σχήµα των λεκανών Ανάγλυφο και κλίσεις εδάφους των λεκανών Πυκνότητα υδρογραφικού δικτύου Χαρακτηριστικά κυρίου ρεύµατος λεκάνης απορροής Γεωλογία Χρήσεις γης ΚΑΤΑΤΑΞΗ ΜΕ ΒΑΣΗ ΤΟΥΣ ΚΛΙΜΑΤΙΚΟΥΣ ΠΑΡΑΓΟΝΤΕΣ ΚΑΤΑΤΑΞΗ ΤΩΝ ΛΕΚΑΝΩΝ ΒΑΣΕΙ ΤΟΥ ΣΥΝΟΛΟΥ ΤΩΝ ΚΡΙΤΗΡΙΩΝ...78 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 6 ο :Υ ΡΟΛΟΓΙΚΗ ΠΡΟΣΟΜΟΙΩΣΗ ΤΟΥ ΠΕΙΡΟΥ ΚΑΙ ΤΟΥ ΠΑΡΑΠΕΙΡΟΥ ΜΕ ΤΗΝ ΧΡΗΣΗ ΤΟΥ ΜΟΝΤΕΛΟΥ ENNS ΑΞΙΟΛΟΓΗΣΗ ΤΗΣ Υ ΡΟΛΟΓΙΚΗΣ ΠΡΟΣΟΜΟΙΩΣΗΣ ΤΩΝ ΤΕΣΣΑΡΩΝ ΛΕΚΑΝΩΝ ΓΙΑ ΤΙΣ ΟΠΟΙΕΣ ΥΠΑΡΧΟΥΝ ΙΑΘΕΣΙΜΕΣ ΜΕΤΡΗΣΕΙΣ ΑΠΟΡΡΟΗΣ Λεκάνη Γλαύκου Λεκάνη του ποταµού Myakka, Florida των Η.Π.Α Λεκάνη Ερύµανθου Λεκάνη Μεσοχώρας...90 vii

10 Περιεχόµενα 6.2 ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ ΤΗΣ Υ ΡΟΛΟΓΙΚΗΣ ΠΡΟΣΟΜΟΙΩΣΗΣ ΤΩΝ ΛΕΚΑΝΩΝ ΤΟΥ ΠΕΙΡΟΥ ΚΑΙ ΤΟΥ ΠΑΡΑΠΕΙΡΟΥ Λεκάνη Πείρου Λεκάνη Παραπείρου...99 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 7 ο : ΑΝΑΚΕΦΑΛΑΙΩΣΗ ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ BΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ ΠΑΡΑΡΤΗΜΑΤΑ ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ Α: ΣΥΝΕΧΕΣ ΜΟΝΤΕΛΟ ΒΡΟΧΗΣ-ΑΠΟΡΡΟΗΣ ENNS ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ Β: ΑΝΑΛΥΣΗ ΤΗΣ ΙΑ ΙΚΑΣΙΑΣ ΚΑΙ ΤΟΥ ΛΟΓΙΣΜΙΚΟΥ ΠΟΥ ΧΡΗΣΙΜΟΠΟΙΗΘΗΚΕ ΓΙΑ ΤΗΝ ΑΚΡΙΒΗ ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ ΜΙΑΣ ΛΕΚΑΝΗΣ ΑΠΟΡΡΟΗΣ ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ Γ: Υ ΡΟΛΟΓΙΚΗ ΕΡΕΥΝΑ ΠΛΗΜΜΥΡΩΝ ΣΤΙΣ ΘΕΣΕΙΣ ΤΩΝ ΕΡΓΩΝ ΤΟΥ ΠΕΙΡΟΥ ΚΑΙ ΤΟΥ ΠΑΡΑΠΕΙΡΟΥ ΣΥΜΦΩΝΑ ΜΕ ΤΗΝ ΜΕΛΕΤΗ ΤΟΥ Υ.ΠΕ.ΧΩ..Ε. (1997) viii

11 Κατάλογος Πινάκων ΚΑΤΑΛΟΓΟΣ ΠΙΝΑΚΩΝ Πίνακας 2.1 Φυτοκάλυψη λεκάνης απορροής φράγµατος Αστερίου...9 Πίνακας 2.2 Φυτοκάλυψη λεκάνης απορροής φράγµατος Βαλµαδούρας...11 Πίνακας 2.3 Απορροές στις λεκάνες του Πείρου και του Παραπείρου που υπολογίστηκαν στη µελέτη του Υ.ΠΕ.ΧΩ..Ε. (1997)...13 Πίνακας 4.1 Βασικές παράµετροι του ENNS...23 Πίνακας 4.2 Τιµές των παραµέτρων του ENNS για την προσοµοίωση της απορροής στη λεκάνη του Γλαύκου κατά τους Ζιώγα (2006) και Γαλούνη (2007)...27 Πίνακας 4.3 Οι τιµές των δεικτών αξιολόγησης R, RMSE και d της υδρολογικής προσοµοίωσης στη λεκάνη του Γλαύκου για την χρονική περίοδο (01/10/ /09/2001)...28 Πίνακας 4.4 Ετήσια ύψη µετρηµένης και προσοµοιωµένης απορροής της λεκάνης του Γλαύκου για την χρονική περίοδο (01/10/ /09/2001)...30 Πίνακας 4.5 Τιµές των παραµέτρων του ENNS για την προσοµοίωση της απορροής στη λεκάνη της Μεσοχώρας κατά τους Kaleris et al. (1999) Πίνακας 4.6 Οι τιµές των δεικτών αξιολόγησης R, RMSE και d της υδρολογικής προσοµοίωσης στη λεκάνη της Μεσοχώρας για την χρονική περίοδο (01/10/ /09/1976)...34 Πίνακας 4.7 Ετήσια ύψη µετρηµένης και προσοµοιωµένης απορροής στη λεκάνη της Μεσοχώρας για την χρονική περίοδο (01/10/ /09/1976)...34 Πίνακας 4.8 Τιµές των παραµέτρων του ENNS για την προσοµοίωση της λεκάνης του Ερύµανθου για την χρονική περίοδο (01/10/ /09/1976) που χρησιµοποιήθηκαν στην εργασία των Yannopoulos et al. (2007) Πίνακας 4.9 Συνδυασµοί των αρχικών τιµών των TAB i για την λεκάνη του ποταµού Myakka, Florida των Η.Π.Α...45 Πίνακας 4.10 Οι τιµές των δεικτών αξιολόγησης R, RMSE και d της υδρολογικης προσοµοίωσης των ηµερήσιων τιµών της απορροής για τον ποταµό Myakka της Florida των Η.Π.Α. για την χρονική περίοδο (01/10/ /09/2005)...50 ix

12 Κατάλογος Πινάκων Πίνακας 4.11 Ετήσια ύψη µετρηµένης και προσοµοιωµένης απορροής στη λεκάνης του ποταµού Myakka της Florida των Η.Π.Α. για την χρονική περίοδο (01/10/ /09/2005)...50 Πίνακας 4.12 Τιµές των παραµέτρων του µοντέλου ENNS των λεκανών απορροής του Γλαύκου, του Ερύµανθου, του ποταµού Myakka, Florida των Η.Π.Α. και της Μεσοχώρας...51 Πίνακας 5.1 Το εµβαδό των λεκανών του Πείρου, Παραπείρου, Γλαύκου, Ερύµανθου, Myakka, Florida των Η.Π.Α. και της Μεσοχώρας και ο µέσος ετήσιος µετρηµένος όγκος για τις λεκάνες του Γλαύκου, της Μεσοχώρας και του ποταµού Myakka, Florida των Η.Π.Α...53 Πίνακας 5.2 Γεωλογικοί σχηµατισµοί των λεκανών απορροής του Πείρου, του Παραπείρου, του Γλαύκου, του Ερύµανθου, της Μεσοχώρας και του ποταµού Myakka, Florida των Η.Π.Α. και το ποσοστό της έκτασης της λεκάνης που καταλαµβάνουν...69 Πίνακας 5.3 Συντελεστές κατείσδυσης επί µέρους γεωλογικών σχηµατισµών (Βουδούρης, 1995)...70 Πίνακας 5.4 Συντελεστές κατείσδυσης των λεκανών του Πείρου, του Παραπείρου, του Γλαύκου, του Ερύµανθου, της Μεσοχώρας και του ποταµού Myakka, Florida των Η.Π.Α...70 Πίνακας 5.5 Κατηγοριοποίηση των χρήσεων γης µε κριτήριο την απορροή και τα ποσοστά της συνολικής έκτασης των λεκανών του Πείρου, του Παραπείρου, του Γλαύκου, του Ερύµανθου, της Μεσοχώρας και του ποταµού Myakka, Florida των Η.Π.Α. που καταλαµβάνουν...72 Πίνακας 5.6 Συντελεστές απορροής των λεκανών του Πείρου, του Παραπείρου, του Γλαύκου, του Ερύµανθου, της Μεσοχώρας και του ποταµού Myakka, Florida των Η.Π.Α...73 Πίνακας 5.7 Ετήσια ύψη βροχόπτωσης των λεκανών απορροής του Πείρου, του Παραπείρου, του Γλαύκου και του Ερύµανθου για την χρονική περίοδο (01/10/ /09/1995)...75 Πίνακας 5.8 Τιµές της ετήσιας πραγµατικής εξατµισοδιαπνοής των λεκανών του Πείρου, του Παραπείρου, του Γλαύκου και του Ερύµανθου για την χρονική περίοδο (01/10/ /09/1995) όπως προκύπτουν από την εξίσωση Turc...76 x

13 Κατάλογος Πινάκων Πίνακας 5.9 Ετήσιες τιµές βροχόπτωσης και πραγµατικής εξατµισοδιαπνοής (µέθοδος Turc ) της λεκάνης του ποταµού Myakka, Florida των Η.Π.Α. για την χρονική περίοδο (01/10/ /09/2006)...76 Πίνακας 5.10 Ετήσιες τιµές βροχόπτωσης και πραγµατικής εξατµισοδιαπνοής (µέθοδος Turc ) της λεκάνης της Μεσοχώρας για την χρονική περίοδο (01/10/ /09/1976)...77 Πίνακας 5.11 Τιµές ετήσιας βροχόπτωσης και ετήσιας πραγµατικής εξατµισοδιαπνοής (µέθδος Turc ) για τις λεκάνες του Πείρου, του Παραπείρου, του Γλαύκου, του Ερύµανθου, του ποταµού Myakka, Florida των Η.Π.Α. και της Μεσοχώρας...77 Πίνακας 5.12 Κατάταξη των λεκανών απορροής του Πείρου, του Παραπείρου, του Γλαύκου, του Ερύµανθου, της Μεσοχώρας και του ποταµού Myakka, Florida των Η.Π.Α. µε βάση την υδρολογική τους οµοιότητα...79 Πίνακας 6.1 Ποσοστό άµεσης απορροής προς βροχόπτωση για τις λεκάνες του ποταµού Myakka, Florida των Η.Π.Α., του Γλαύκου, της Μεσοχώρας και του Ερύµανθου...80 Πίνακας 6.2 Τιµές των παραµέτρων του µοντέλου ENNS των λεκανών απορροής του Γλαύκου, της Μεσοχώρας, του Ερύµανθου και του ποταµού Myakka, Florida των Η.Π.Α. βασιζόµενες στα αποτελέσµατα της κατάταξης σύµφωνα µε τους φυσιογραφικούς και κλιµατικούς παράγοντες των λεκανών...82 Πίνακας 6.3 Ποσοστό άµεσης απορροής προς βροχόπτωση για τις λεκάνες του ποταµού Myakka, Florida των Η.Π.Α., του Γλαύκου, της Μεσοχώρας και του Ερύµανθου µε τις τιµές των παραµέτρων που επηρεάζουν την άµεση απορροή και είναι συµβατές µε την κατάταξη βάσει των φυσιογραφικών και κλιµατικών παραγόντων...83 Πίνακας 6.4 Οι τιµές των δεικτών αξιολόγησης R, RMSE και d της προσοµοίωσης της απορροής της λεκάνης του Γλαύκου µε τις δύο οµάδες τιµών των παραµέτρων (πριν και µετά την κατάταξη των λεκανών) για την χρονική περίοδο (01/10/ /09/2001)...85 Πίνακας 6.5 Ετήσια ύψη µετρηµένης και προσοµοιωµένης απορροής της λεκάνης του Γλαύκου για τις δύο οµάδες τιµών των παραµέτρων (πριν και µετά την κατάταξη των λεκανών) για την χρονική περίοδο (01/10/ /09/2001)...86 xi

14 Κατάλογος Πινάκων Πίνακας 6.6 Ετήσια ύψη µετρηµένης και προσοµοιωµένης απορροής της λεκάνης του ποταµού Myakka, Florida των Η.Π.Α. για τις δύο οµάδες τιµών των παραµέτρων (πριν και µετά την κατάταξη των λεκανών) για την χρονική περίοδο (01/10/ /09/2005)...88 Πίνακας 6.7 Οι τιµές των δεικτών αξιολόγησης R, RMSE και d της προσοµοίωσης της απορροής της λεκάνης του ποταµού Myakka, Florida των Η.Π.Α. µε τις δύο οµάδες τιµών των παραµέτρων (πριν και µετά την κατάταξη των λεκανών) για την χρονική περίοδο (01/10/ /09/2005)...89 Πίνακας 6.8 Οι τιµές των δεικτών αξιολόγησης R, RMSE και d της προσοµοίωσης της απορροής της λεκάνης της Μεσοχώρας µε τις δύο οµάδες τιµών των παραµέτρων (πριν και µετά την κατάταξη των λεκανών) για την χρονική περίοδο (01/10/ /09/1976)...91 Πίνακας 6.9 Ετήσια ύψη µετρηµένης και προσοµοιωµένης απορροής της λεκάνης της Μεσοχώρας για τις δύο οµάδες τιµών των παραµέτρων (πριν και µετά την κατάταξη των λεκανών) για την χρονική περίοδο (01/10/ /09/1976)...92 Πίνακας 6.10 Βροχοµετρικοί σταθµοί που χρησιµοποιήθηκαν για τον υπολογισµό των βροχοπτώσεων στη λεκάνη απορροής του Πείρου (Υ.ΠΕ.ΧΩ..Ε., 1997)...94 Πίνακας 6.11 Αποτελέσµατα της υδρολογικής προσοµοίωσης της λεκάνης του Πείρου για την χρονική περίοδο (01/10/ /09/1995)...95 Πίνακας 6.12 Ετήσια ύψη απορροής της λεκάνης του Πείρου για την χρονική περίοδο (01/10/ /09/1995) µε την χρήση (α) της µεθόδου Thornthwaite για τον υπολογισµό της δυνητικής εξατµισοδιαπνοής και (β) του µοντέλου ENNS...97 Πίνακας 6.13 Βροχοµετρικοί σταθµοί που χρησιµοποιήθηκαν για τον υπολογισµό των βροχοπτώσεων στη λεκάνη απορροής του Παραπείρου (Υ.ΠΕ.ΧΩ..Ε., 1997) Πίνακας 6.14 Αποτελέσµατα της υδρολογικής προσοµοίωσης της λεκάνης του Παραπείρου για την χρονική περίοδο (01/10/ /09/1995) Πίνακας 6.15 Ετήσια ύψη απορροής της λεκάνης του Παραπείρου για την χρονική περίοδο (01/10/ /09/1995) µε την χρήση (α) της µεθόδου xii

15 Κατάλογος Πινάκων Thornthwaite για τον υπολογισµό της δυνητικής εξατµισοδιαπνοής και (β) του µοντέλου ENNS xiii

16 Κατάλογος Σχηµάτων Σχήµα 2.1 ΚΑΤΑΛΟΓΟΣ ΣΧΗΜΑΤΩΝ Οι θέσεις των έργων του Πείρου και του Παραπείρου και οι λεκάνες απορροής των ποταµών που αντιστοιχούν στις θέσεις των έργων...3 Σχήµα 4.1 Σχηµατοποίηση της λεκάνης απορροής σύµφωνα µε το µοντέλο ENNS...18 Σχήµα 4.2 Μεταβολή του ποσοστού ε της δυνητικής εξατµισοδιαπνοής που αποτελεί την πραγµατική εξατµισοδιαπνοή...20 Σχήµα 4.3 (α) Ο ταµιευτήρας που παριστά την εδαφική ζώνη, (β) Γραµµικός ταµιευτήρας...22 Σχήµα 4.4 Η λεκάνη του Γλαύκου ( ArcGis 9.1)...24 Σχήµα 4.5 Οι θέσεις των πέντε λεκανών του ελλαδικού χώρου που µελετήθηκαν ( ArcGis 9.1)...25 Σχήµα 4.6 Ηµερήσιες τιµές µετρηµένης και προσοµοιωµένης απορροής στη λεκάνη του Γλαύκου για τα υδρολογικά έτη (90-91) και (97-98)...29 Σχήµα 4.7 Η λεκάνη της Μεσοχώρας ( ArcGis 9.1)...31 Σχήµα 4.8 Οι θέσεις των οκτώ βροχοµετρικών σταθµών στη λεκάνη της Μεσοχώρας (Kaleris et al., 2001)...32 Σχήµα 4.9 Ηµερήσιες τιµές της µετρηµένης και της προσοµοιωµένης απορροής της λεκάνης της Μεσοχώρας για τα υδρολογικά έτη (α) και (β) Σχήµα 4.9 (συνέχεια) Ηµερήσιες τιµές της µετρηµένης και της προσοµοιωµένης απορροής της λεκάνης της Μεσοχώρας για τα υδρολογικά έτη (γ) και (δ) Σχήµα 4.10 Μηνιαίες τιµές της µετρηµένης και της προσοµοιωµένης απορροής της λεκάνης της Μεσοχώρας για την χρονική περίοδο (01/10/ /09/1976)...37 Σχήµα 4.11 Η λεκάνη του Ερύµανθου( ArcGis 9.1)...39 Σχήµα 4.12 Ηµερήσιες τιµές της µετρηµένης και της προσοµοιωµένης απορροής στη λεκάνη του Ερύµανθου για την χρονική περίοδο (01/10/ /09/1976)...41 Σχήµα 4.13 Η λεκάνη του ποταµού Myakka, Florida των Η.Π.Α. και οι θέσεις των βροχοµετρικών σταθµών ( xiv

17 Κατάλογος Σχηµάτων Σχήµα 4.14 Γράφηµα της λογαριθµικής µορφής της ηµερήσιας µετρηµένης απορροής της λεκάνης του ποταµού Myakka, Florida των Η.Π.Α. συναρτήσει του χρόνου για το υδρολογικό έτος Σχήµα 4.15 Γράφηµα της λογαριθµικής µορφής της ηµερήσιας µετρηµένης απορροής της λεκάνης του ποταµού Myakka, Florida των Η.Π.Α. συναρτήσει του χρόνου για το υδρολογικό έτος Σχήµα 4.16 Μηνιαίες τιµές της µετρηµένης και της προσοµοιωµένης απορροής της λεκάνης του ποταµού Myakka, Florida των Η.Π.Α. για την χρονική περίοδο (01/10/ /09/2005)-1 ο βήµα της προσοµοίωσης...47 Σχήµα 4.17 Μηνιαίες τιµές της µετρηµένης και της προσοµοιωµένης απορροής της λεκάνης του ποταµού Myakka, Florida των Η.Π.Α. για την χρονική περίοδο (01/10/ /09/2005)-2 ο βήµα της προσοµοίωσης...47 Σχήµα 4.18 Μηνιαίες τιµές της µετρηµένης και της προσοµοιωµένης απορροής της λεκάνης του ποταµού Myakka, Florida των Η.Π.Α. για την χρονική περίοδο (01/10/ /09/2005)-3 ο βήµα της προσοµοίωσης...48 Σχήµα 4.19 Μηνιαίες τιµές της µετρηµένης και της προσοµοιωµένης απορροής της λεκάνης του ποταµού Myakka, Florida των Η.Π.Α. για την χρονική περίοδο (01/10/ /09/2005)-Αποτέλεσµα της προσοµοίωσης...48 Σχήµα 4.20 Ηµερήσιες τιµές της µετρηµένης και της προσοµοιωµένης απορροής στη λεκάνη του ποταµού Myakka, Florida των Η.Π.Α. για την χρονική περίοδο (01/10/ /09/2005)-Αποτέλεσµα της προσοµοίωσης...49 Σχήµα 5.1 Ο µέσος ετήσιος µετρηµένος όγκος απορροή του Γλαύκου, της Μεσοχώρας και του ποταµού Myakka, Florida των Η.Π.Α. ως συνάρτηση του εµβαδού των λεκανών...53 Σχήµα 5.2 (α) Ο δείκτης CRAVELIUS ( k c ) των λεκανών (1.Πείρου, 2.Παραπείρου, 3.Γλαύκου, 4.Ερύµανθου, 5.Myakka, Florida των Η.Π.Α., 6.Μεσοχώρας)...55 Σχήµα 5.2 (β) Ο δείκτης Κυκλικότητας ( R c ) των λεκανών (1.Πείρου, 2.Παραπείρου, 3.Γλαύκου, 4.Ερύµανθου, 5.Myakka, Florida των Η.Π.Α., 6.Μεσοχώρας)...55 xv

18 Κατάλογος Σχηµάτων Σχήµα 5.3 Αθροιστική καµπύλη επιφανείας-κλίσεων των έξι λεκανών απορροής (Πείρος, Παραπείρος, Γλαύκος, Ερύµανθος, Myakka, Florida των Η.Π.Α., Μεσοχώρα)...58 Σχήµα 5.4 (α) Χωρική κατανοµή των κλίσεων της λεκάνης του Πείρου (Κλίµακα 1:100,000)...59 Σχήµα 5.4 (β) Χωρική κατανοµή των κλίσεων της λεκάνης του Παραπείρου (Κλίµακα 1:100,000)...60 Σχήµα 5.4 (γ) Χωρική κατανοµή των κλίσεων της λεκάνης του Γλαύκου (Κλίµακα 1:100,000)...61 Σχήµα 5.4 (δ) Χωρική κατανοµή των κλίσεων της λεκάνης του Ερύµανθου (Κλίµακα 1:200,000)...62 Σχήµα 5.4 (ε) Χωρική κατανοµή των κλίσεων της λεκάνης του ποταµού Myakka, Florida των Η.Π.Α. (Κλίµακα 1:200,000)...63 Σχήµα 5.4 (στ) Χωρική κατανοµή των κλίσεων της λεκάνης της Μεσοχώρας (Κλίµακα 1:200,000)...64 Σχήµα 5.5 Η µέση κλίση των έξι λεκανών απορροής (1.Πείρος, 2.Παραπείρος, 3.Γλαύκος, 4.Ερύµανθος, 5.Myakka, Florida των Η.Π.Α., 6.Μεσοχώρα)...65 Σχήµα 5.6 Η πυκνότητα του υδρογραφικού δικτύου ( D d ) των έξι λεκανών απορροής (1.Πείρος, 2.Παραπείρος, 3.Γλαύκος, 4.Ερύµανθος, 5.Myakka, Florida των Η.Π.Α., 6.Μεσοχώρα)...66 Σχήµα 5.7 (α) Το συνολικό µήκος του κυρίου ρεύµατος των έξι λεκανών απορροής (1.Πείρος, 2.Παραπείρος, 3.Γλαύκος, 4.Ερύµανθος, 5.Myakka, Florida των Η.Π.Α., 6.Μεσοχώρα)...67 Σχήµα 5.7 (β) Η κλίση του κυρίου ρεύµατος των έξι λεκανών απορροής (1.Πείρος, 2.Παραπείρος, 3.Γλαύκος, 4.Ερύµανθος, 5.Myakka, Florida των Η.Π.Α., 6.Μεσοχώρα)...67 Σχήµα 5.8 Οι χρήσεις γης ως συνάρτηση του ποσοστού της συνολικής έκτασης των λεκανών απορροής του Πείρου, του Παραπείρου, του Γλαύκου, του Ερύµανθου, της Μεσοχώρας και του ποταµού Myakka, Florida των Η.Π.Α...71 xvi

19 Κατάλογος Σχηµάτων Σχήµα 5.9 Χρονοσειρές των ηµερησίων τιµών βροχόπτωσης των λεκανών του Πείρου, του Παραπείρου, του Γλαύκου και του Ερύµανθου για την χρονική περίοδο (01/10/ /09/1995)...74 Σχήµα 5.10 Χρονοσειρές της ετήσιας βροχόπτωσης των λεκανών του Πείρου, του Παραπείρου, του Γλαύκου και του Ερύµανθου για την χρονική περίοδο (01/10/ /09/1995)...75 Σχήµα 6.1 Μηνιαίες τιµές της µετρηµένης και προσοµοιωµένης απορροής της λεκάνης του ποταµού Myakka, Florida των Η.Π.Α. για τις δύο οµάδες τιµών των παραµέτρων (πριν και µετά την κατάταξη των λεκανών) για την χρονική περίοδο (01/10/ /09/2005)...87 Σχήµα 6.2 Ηµερήσιες τιµές της µετρηµένης και προσοµοιωµένης απορροής της λεκάνης του ποταµού Myakka της Florida των Η.Π.Α. για τις δύο οµάδες τιµών των παραµέτρων (πριν και µετά την κατάταξη των λεκανών) για την χρονική περίοδο (01/10/ /09/2005)...88 Σχήµα 6.3 Ηµερήσιες τιµές της µετρηµένης και της προσοµοιωµένης απορροής της λεκάνης του Ερύµανθου για τις δύο οµάδες τιµών των παραµέτρων (πριν και µετά την κατάταξη των λεκανών) για την χρονική περίοδο (01/10/ /09/1976)...90 Σχήµα 6.4 Ηµερήσιες τιµές της µετρηµένης και προσοµοιωµένης απορροής της λεκάνης της Μεσοχώρας για τις δύο οµάδες τιµών των παραµέτρων (πριν και µετά την κατάταξη των λεκανών) για την χρονική περίοδο (01/10/ /09/1976)...92 Σχήµα 6.5 Eτήσια ύψη άµεσης απορροής της λεκάνης του Πείρου για την χρονική περίοδο (01/10/ /09/1995) µε την χρήση (α) της µεθόδου Thornthwaite για τον υπολογισµό της δυνητικής εξατµισοδιαπνοής και (β) του µοντέλου ENNS...98 Σχήµα 6.6 Eτήσια ύψη βασικής απορροής της λεκάνης του Πείρου για την χρονική περίοδο (01/10/ /09/1995) µε την χρήση (α) της µεθόδου Thornthwaite για τον υπολογισµό της δυνητικής εξατµισοδιαπνοής και (β) του µοντέλου ENNS...98 Σχήµα 6.7 Eτήσια ύψη πραγµατικής εξατµισοδιαπνοής της λεκάνης του Πείρου για την χρονική περίοδο (01/10/ /09/1995) µε την χρήση (α) της µεθόδου xvii

20 Κατάλογος Σχηµάτων Thornthwaite για τον υπολογισµό της δυνητικής εξατµισοδιαπνοής και (β) του µοντέλου ENNS...99 Σχήµα 6.8 Eτήσια ύψη άµεσης απορροής της λεκάνης του Παραπείρου για την χρονική περίοδο (01/10/ /09/1995) µε την χρήση (α) της µεθόδου Thornthwaite για τον υπολογισµό της δυνητικής εξατµισοδιαπνοής και (β) του µοντέλου ENNS Σχήµα 6.9 Eτήσια ύψη βασικής απορροής της λεκάνης του Παραπείρου για την χρονική περίοδο (01/10/ /09/1995) µε την χρήση (α) της µεθόδου Thornthwaite για τον υπολογισµό της δυνητικής εξατµισοδιαπνοής και (β) του µοντέλου ENNS Σχήµα 6.10 Eτήσια ύψη πραγµατικής εξατµισοδιαπνοής της λεκάνης του Παραπείρου για την χρονική περίοδο (01/10/ /09/1995) µε την χρήση (α) της µεθόδου Thornthwaite για τον υπολογισµό της δυνητικής εξατµισοδιαπνοής και (β) του µοντέλου ENNS xviii

21

22 Κεφάλαιο 1 o - Εισαγωγή 1. ΕΙΣΑΓΩΓΗ Η υδρολογική προσοµοίωση λεκανών απορροής µε σκοπό τον προσδιορισµό των συνιστωσών του υδρολογικού ισοζυγίου προσκρούει συχνά στην έλλειψη µετρήσεων της απορροής. Στην παρούσα εργασία εξετάζεται η δυνατότητα αντιµετώπισης του προβλήµατος αυτού στις λεκάνες απορροής του ποταµού Πείρου (θέση Βαλµαδούρα) και του ποταµού Παραπείρου (θέση Αστέρι). Στις θέσεις αυτές κατασκευάζονται έργα, τα οποία σύµφωνα µε την µελέτη του Υ.ΠΕ.ΧΩ..Ε. (Μάρτιος 1997), θα εξυπηρετήσουν ανάµεσα σε άλλους στόχους και την κάλυψη των υδρευτικών αναγκών της Πάτρας. Ο υπολογισµός του υδρολογικού ισοζυγίου που έγινε στα πλαίσια της ανωτέρω µελέτης και παρουσιάζεται συνοπτικά στο 2 ο κεφάλαιο της παρούσας εργασίας, στηρίζεται σε απλοποιητικές παραδοχές. Ο υπολογισµός του υδρολογικού ισοζυγίου βασίζεται σε ένα απλοποιηµένο υδρολογικό σύστηµα όπου η αποθήκευση νερού λαµβάνει χώρα µόνο στην εδαφική ζώνη και δεν γίνεται διάκριση ανάµεσα σε επιφανειακή και υπόγεια απορροή. Υδρολογικά µοντέλα (µοντέλα βροχής-απορροής) περιορίζουν σηµαντικά την ανάγκη απλοποιήσεων του υδρολογικού συστήµατος. Βασίζονται µεν και αυτά σε σχηµατοποιήσεις των διαδικασιών που λαµβάνουν χώρα στην λεκάνη, οι σχηµατοποιήσεις όµως ανταποκρίνονται περισσότερο στο φυσικό σύστηµα και επιτρέπουν τον αναλυτικό προσδιορισµό των συνιστωσών του υδρολογικού ισοζυγίου, όπως για παράδειγµα τον διαχωρισµό της άµεσης και της βασικής απορροής. Η χρήση τέτοιων µοντέλων όµως απαιτεί την γνώση παραµέτρων, οι οποίες χρησιµοποιούνται στην µαθηµατική περιγραφή των διαδικασιών οι οποίες λαµβάνουν χώρα µέσα στη λεκάνη. Οι τιµές των παραµέτρων αυτών προκύπτουν από την ρύθµιση των µοντέλων, για την οποία ελάχιστα απαιτούµενα δεδοµένα είναι χρονοσειρές βροχόπτωσης, θερµοκρασίας και απορροής. Στον ελληνικό χώρο, ενώ µετρήσεις των κατακρηµνίσεων και της θερµοκρασίας γίνονται συστηµατικά από την Εθνική Μετεωρολογική Υπηρεσία (Ε.Μ.Υ.) και άλλους οργανισµούς, η διαθεσιµότητα µετρήσεων απορροής είναι πολύ περιορισµένη. Συστηµατικές µετρήσεις της απορροής έχουν γίνει σε θέσεις ποταµών, οι οποίοι παρουσιάζουν ενδιαφέρον για την.ε.η.. Τέτοιες µετρήσεις δεν υπάρχουν για τις λεκάνες απορροής των ποταµών του Πείρου και του Παραπείρου. Για να εφαρµοστούν υδρολογικά µοντέλα για τις λεκάνες αυτές πρέπει να χρησιµοποιηθούν οι τιµές των παραµέτρων που έχουν προσδιοριστεί σε άλλες λεκάνες. Αυτό, όµως, µπορεί να γίνει µόνο µε την προϋπόθεση ότι οι τιµές των παραµέτρων που θα χρησιµοποιηθούν έχουν προκύψει από την ρύθµιση υδρολογικών Υδρολογική προσοµοίωση λεκανών απορροής µε ελλιπή δεδοµένα 1

23 Κεφάλαιο 1 o - Εισαγωγή µοντέλων σε λεκάνες που είναι υδρολογικά όµοιες µε τις λεκάνες του Πείρου και του Παραπείρου. Στα πλαίσια της εργασίας αυτής θα διερευνηθεί η υδρολογική οµοιότητα των λεκανών του Πείρου και του Παραπείρου προς άλλες λεκάνες για τις οποίες υπάρχουν µετρήσεις απορροής. Συγκεκριµένα θα χρησιµοποιηθούν (α) η λεκάνη του ποταµού Γλαύκου στον Νοµό Αχαϊας, (β) η λεκάνη του Αχελώου που αντιστοιχεί στην θέση του φράγµατος της Μεσοχώρας, (γ) η λεκάνη του ποταµού Ερύµανθου, παραποτάµου του Αλφειού και (δ) η λεκάνη του ποταµού Myakka στην Florida των Η.Π.Α.. Τα στοιχεία για τις τρεις πρώτες λεκάνες προέρχονται από φορείς στην Ελλάδα, ενώ για την 4 η λεκάνη τα στοιχεία (κατακρηµνίσεις, θερµοκρασίες, απορροές) βρέθηκαν από το διαδίκτυο ( Για τις λεκάνες αυτές θα γίνει ρύθµιση του υδρολογικού µοντέλου ENNS, (Nachtnebel et al., 1993) για τον προσδιορισµό των τιµών των παραµέτρων, µε τις οποίες µπορούν να προσεγγιστούν οι χρονοσειρές της απορροής που έχουν µετρηθεί στις εξόδους των λεκανών. Στη συνέχεια οι ανωτέρω λεκάνες θα συγκριθούν µεταξύ τους καθώς επίσης και µε τις λεκάνες του Πείρου και του Παραπείρου µε βάση αφ ενός τα φυσιογραφικά χαρακτηριστικά τους (γεωµετρικά χαρακτηριστικά, χαρακτηριστικά κυρίου ρεύµατος, γεωλογία και χρήσεις γης) και αφ ετέρου τα κλιµατικά τους χαρακτηριστικά (βροχόπτωση, εξατµισοδιαπνοή). Από την σύγκριση αυτών θα εξαχθούν συµπεράσµατα ως προς την οµοιότητα των λεκανών του Πείρου και του Παραπείρου µε τις τέσσερις προαναφερθείσες λεκάνες και θα επιλεγούν οι τιµές των παραµέτρων του ENNS, µε τις οποίες θα γίνει η υδρολογική προσοµοίωση για τις λεκάνες του Πείρου και του Παραπείρου. Στην µελέτη του Υ.ΠΕ.ΧΩ..Ε. (Μάρτιος 1997) γίνεται υπολογισµός πληµµυρικών απορροών για το φράγµα εκτροπής στον Πείρο και για το φράγµα στον Παραπείρο. Το τµήµα αυτό της µελέτης παρουσιάζεται συνοπτικά στο Παράρτηµα Γ. Ο υπολογισµός των πληµµυρικών απορροών γίνεται µε τρεις διαφορετικές µεθόδους. Η εφαρµογή άλλων µεθόδων, όπως για παράδειγµα ο υπολογισµός µε το πρόγραµµα HEC 1 (Ιούνιος 1998) που να στηρίζονται στην ανάλυση µετρηµένων υδρογραφηµάτων της λεκάνης του Γλαύκου, η οποία είναι υδρολογικά όµοια µε τις λεκάνες του Πείρου και του Παραπείρου, δεν κατέστη δυνατή. Ο βασικός λόγος είναι ότι το χρονικό βήµα µέτρησης των απορροών είναι ίσο προς µια ηµέρα και κατά συνέπεια η χρονική ανάλυση των µετρηµένων υδρογραφηµάτων δεν ήταν επαρκής. Υδρολογική προσοµοίωση λεκανών απορροής µε ελλιπή δεδοµένα 2

24 Κεφάλαιο 2 ο -Η µελέτη του Υ.ΠΕ.ΧΩ..Ε. Ύδρευση Πάτρας από τους ποταµούς Πείρο και Παραπείρο 2. Η ΜΕΛΕΤΗ ΤΟΥ Υ.ΠΕ.ΧΩ..Ε. Ύ ΡΕΥΣΗ ΠΑΤΡΑΣ ΑΠΟ ΤΟΥΣ ΠΟΤΑΜΟΥΣ ΠΕΙΡΟ ΚΑΙ ΠΑΡΑΠΕΙΡΟ 2.1 ΤΟ ΣΥΣΤΗΜΑ ΤΩΝ ΕΡΓΩΝ ΤΩΝ ΠΟΤΑΜΩΝ ΤΟΥ ΠΕΙΡΟΥ ΚΑΙ ΤΟΥ ΠΑΡΑΠΕΙΡΟΥ Στηv υδρολογική µελέτη του Υ.ΠΕ.ΧΩ..Ε. (Μάρτιος 1997), «Ύδρευση Πάτρας από τους ποταµούς Πείρο και Παραπείρο», διερευνάται η εύρεση της καλύτερης δυνατής λύσης για τον σχεδιασµό των έργων που απαιτούνται για την επίλυση σε µακροχρόνια βάση του υδρευτικού προβλήµατος του ευρύτερου πολεοδοµικού συγκροτήµατος της Πάτρας, της Βιοµηχανικής Περιοχής και των κοινοτήτων της Β.. Αχαϊας. Το συνολικό σύστηµα αποτελείται από το έργο υδροληψίας του ποταµού Πείρου στη θέση Βαλµαδούρα, τον ταµιευτήρα Αστερίου στον ποταµό Παραπείρο καθώς και τον συνδετικό αγωγό. Οι θέσεις των έργων και οι λεκάνες απορροής των δύο ποταµών που αντιστοιχούν στις θέσεις των έργων δίδονται στο Σχ Σχήµα 2.1 Οι θέσεις των έργων του Πείρου και του Παραπείρου και οι λεκάνες απορροής των ποταµών που αντιστοιχούν στις θέσεις των έργων Υδρολογική προσοµοίωση λεκανών απορροής µε ελλιπή δεδοµένα 3

25 Κεφάλαιο 2 ο -Η µελέτη του Υ.ΠΕ.ΧΩ..Ε. Ύδρευση Πάτρας από τους ποταµούς Πείρο και Παραπείρο Συνοπτικά τα χαρακτηριστικά των έργων έχουν ως εξής (Υ.ΠΕ.ΧΩ..Ε., 1997) : Ο πυρήνας του φράγµατος Αστερίου φτάνει σε ανώτατο ύψος 214 m (1 m κάτω από την στέψη του φράγµατος) και η διαπερατότητά του αναµένεται από cm/sec. Η διαπερατότητα των σωµάτων στήριξης αναµένεται από cm/sec. Η κλίση του ανάντη σώµατος προβλέπεται 1: 3.25 και του κατάντη σώµατος 1:3. Στα ανάντη και κατάντη σώµατα προβλέπονται από 4 οριζόντια στραγγιστήρια. Στραγγιστήριο προβλέπεται και στην κατάντη παρειά του πυρήνα. Ο πυρήνας θεµελιώνεται στον υγιή φλύσχη σε βάθος 8 m και τα σώµατα στήριξης σε αποσαθρωµένο βραχώδη φλύσχη σε βάθος 5 m. Η στέψη του φράγµατος προβλέπεται µε πλάτος 14 m ώστε να υπάρχει η δυνατότητα διέλευσης της οδού Πάτρας Τρίπολης µέχρι να κατασκευαστεί η προβλεπόµενη νέα χάραξη κατά µήκος του αριστερού αντερείσµατος. Στο δεξί αντέρεισµα ανάντη του φράγµατος υπάρχει περιοχή µε στάθµη χαµηλότερη του ύψους στέψης του φράγµατος ( m ), όπου προβλέπεται πλευρικό ανάχωµα. Οι αποστραγγιστικές σήραγγες έχουν διαταχθεί στα αντερείσµατα κατάντη του φράγµατος (µήκους 286 και 300 m στο δεξί και αριστερό αντέρεισµα αντίστοιχα). Στο αριστερό αντέρεισµα κατασκευάζεται έργο εκτροπής υδροληψίας και εκκένωσης. Ο υπερχειλιστής και τα συστατικά των έργων απαγωγής πληµµύρας τοποθετούνται στο δεξιό αντέρεισµα του φράγµατος και η διαστασιολόγησή τους έγινε για την µέγιστη πιθανή πληµµύρα m / sec. Το φράγµα εκτροπής Βαλµαδούρας αποτελεί ένα χαµηλό υπερπηδητό φράγµα από σκυρόδεµα το οποίο συνοδεύεται από λεκάνη υδραυλικού άλµατος για καταστροφή ενεργείας του νερού στα κατάντη. Το φράγµα θα είναι εξοπλισµένο µε ειδικά θυροφράγµατα µε το άνοιγµα των οποίων θα γίνεται έκπλυση µέρους του όγκου των φερτών και να ελευθερώνεται η ζώνη τροφοδοσίας. Ο αγωγός προσαγωγής για τις µεγάλες παροχές πίεση και για τις µικρότερες παροχές µε µερική πλήρωση m / sec λειτουργεί µε πλήρη Υδρολογική προσοµοίωση λεκανών απορροής µε ελλιπή δεδοµένα 4

26 Κεφάλαιο 2 ο -Η µελέτη του Υ.ΠΕ.ΧΩ..Ε. Ύδρευση Πάτρας από τους ποταµούς Πείρο και Παραπείρο 2.2 ΜΕΛΕΤΗ ΤΟΥ Υ ΡΟΛΟΓΙΚΟΥ ΙΣΟΖΥΓΙΟΥ ΤΩΝ ΛΕΚΑΝΩΝ ΠΕΙΡΟΥ ΚΑΙ ΠΑΡΑΠΕΙΡΟΥ (Υ.ΠΕ.ΧΩ..Ε., 1997) Για να εκτιµηθούν οι διαθέσιµες ποσότητες νερού µελετήθηκε το υδρολογικό ισοζύγιο των λεκανών του Πείρου και του Παραπείρου. Στην συνέχεια παρουσιάζονται συνοπτικά οι µέθοδοι που εφαρµόστηκαν και τα αποτελέσµατα που προέκυψαν. Η εξίσωση του υδρολογικού ισοζυγίου µιας λεκάνης απορροής για δεδοµένο χρονικό βήµα, δίνεται από την σχέση P= Vs + Vi + Ur ± S (2.1) όπου P = ο όγκος των βροχοπτώσεων στη λεκάνη V s = ο όγκος των εξερχόµενων από την λεκάνη υδάτων µε επιφανειακή απορροή V i = ο όγκος των εξερχόµενων από την λεκάνη υδάτων µε υπόγεια διήθηση U r = ο όγκος των υδρολογικών απωλειών S = η µεταβολή της εδαφικής υγρασίας Οι παραπάνω µεταβλητές εκφράζονται σε ύψος βροχής, απορροής, απωλειών, υγρασίας, ανηγµένο στην επιφάνεια της λεκάνης. Οι υδρολογικές απώλειες είναι ίσες µε το ύψος της πραγµατικής εξατµισοδιαπνοής από την φυτοκαλυµµένη επιφάνεια της λεκάνης. Με την ανωτέρω εξίσωση προσδιορίζονται τα µεγέθη V s και V i που αποτελούν τις διαθέσιµες ποσότητες νερού. Πιο συγκεκριµένα το υδρολογικό ισοζύγιο των λεκανών απορροής των ποταµών του Πείρου και του Παραπείρου υπολογίζεται µε δύο µεθόδους προκειµένου να επιλεγεί η καταλληλότερη για τον προσδιορισµό των απορροών. Η πρώτη µέθοδος χρησιµοποιεί την εµπειρική σχέση του Turc για τον υπολογισµό του ετήσιου ύψους της πραγµατικής εξατµισοδιαπνοής µε δεδοµένη την βροχόπτωση στη λεκάνη και τη µέση ετήσια θερµοκρασία. Η µεταβολή της ποσότητας νερού που είναι αποθηκευµένη στο έδαφος παραλείπεται και η υπολογιζόµενη απορροή είναι το άθροισµα επιφανειακής και υπόγειας µειωµένο κατά το ποσοστό της βαθειάς κατείσδυσης. Υδρολογική προσοµοίωση λεκανών απορροής µε ελλιπή δεδοµένα 5

27 Κεφάλαιο 2 ο -Η µελέτη του Υ.ΠΕ.ΧΩ..Ε. Ύδρευση Πάτρας από τους ποταµούς Πείρο και Παραπείρο Η δεύτερη µέθοδος χρησιµοποιεί την εµπειρική µέθοδο Thornthwaite για τον υπολογισµό της δυνητικής εξατµισοδιαπνοής για κάθε µήνα µε βάση την µέση µηνιαία θερµοκρασία, την εκτίµηση της διαθέσιµης υγρασίας στην λεκάνη απορροής, καθώς και τα στοιχεία των µηνιαίων υψών της επιφανειακής βροχόπτωσης στην λεκάνη απορροής. Για την εφαρµογή της µεθόδου γίνονται παραδοχές (α) ως προς την σειρά µε την οποία συντελούνται οι διαδικασίες της εξάτµισης, της αποθήκευσης νερού στο έδαφος και της απορροής, (β) ως προς τον τρόπο µε τον οποίο διαχωρίζεται η απορροή σε επιφανειακή και υπόγεια και (γ) ως προς το ποσοστό της βαθειάς κατείσδυσης. Οι παραδοχές αυτές θα εξηγηθούν κατά την εφαρµογή της µεθόδου. 2.3 Υ ΑΤΙΚΟ ΙΣΟΖΥΓΙΟ ΛΕΚΑΝΗΣ ΠΟΤΑΜΟΥ ΠΑΡΑΠΕΙΡΟΥ ΣΤΟ ΦΡΑΓΜΑ ΑΣΤΕΡΙΟΥ Μέθοδος Turc Το ετήσιο ύψος της πραγµατικής εξατµισοδιαπνοής σύµφωνα µε την εµπειρική σχέση του Turc ως εξής U r (mm) υπολογίζεται ( ) Ur = P/ P/ L (2.2) όπου P = όγκος των βροχοπτώσεων στην λεκάνη απορροής ( mm ) L= T T T = µέση ετήσια θερµοκρασία ( o C ) 3 Επειδή, όµως, η λεκάνη απορροής βρίσκεται στην περιοχή της Μεσογείου θα χρησιµοποιηθεί η τροποποιηµένη σχέση ( ) Ur = P/ P/ L 30 (2.3) Υδρολογική προσοµοίωση λεκανών απορροής µε ελλιπή δεδοµένα 6

28 Κεφάλαιο 2 ο -Η µελέτη του Υ.ΠΕ.ΧΩ..Ε. Ύδρευση Πάτρας από τους ποταµούς Πείρο και Παραπείρο Η τροποποιηµένη σχέση βασίζεται στο ότι στην περιοχή της Μεσογείου το µεγαλύτερο µέρος της ετήσιας βροχόπτωσης σηµειώνεται το χειµώνα όταν η δυνητική εξατµισοδιαπνοή είναι µικρή, ενώ αντίθετα την θερινή περίοδο που η εξατµισοδιαπνοή είναι µεγαλύτερη έχει ελάχιστες βροχοπτώσεις. Εποµένως η σχέση 2.2 υπερεκτιµά την τιµή της πραγµατικής εξατµισοδιαπνοής κατά 30 mm. Με βάση την σχέση 2.1, θεωρείται ότι η συνολική ετήσια απορροή, επιφανειακή και υπόγεια, είναι P U. Σε αυτή την περίπτωση αγνοήθηκε οποιαδήποτε µεταβολή S της r εδαφικής υγρασίας. Επειδή το µεγαλύτερο µέρος της υπόγειας απορροής εναποδίδεται τελικά στην επιφάνεια της λεκάνης ή στον ταµιευτήρα, λόγω του ότι η λεκάνη του Παραπείρου δοµείται κυρίως από σχηµατισµούς πρακτικώς υδατοστεγείς, εκτιµήθηκε ότι το ύψος της µέσης ετήσιας επιφανειακής απορροής είναι P U µειωµένη κατά το ποσοστό της βαθειάς κατείσδυσης που για την λεκάνη του Παραπείρου θεωρήθηκε ότι είναι 5% της διαφοράς P U. r Με βάση τα παραπάνω υπολογίστηκε η µέση ετήσια επιφανειακή απορροή της λεκάνης του Παραπείρου για την χρονική περίοδο 24 υδρολογικών ετών (01/10/ /09/1995). Ο όγκος της µέσης ετήσιας απορροής γι αυτή την χρονική περίοδο ανέρχεται στα 3 38,565,814 m. Στην συνέχεια εφαρµόστηκε η δοκιµή r 2 x και ελέγχθηκε ότι το δείγµα ακολουθεί την κανονική κατανοµή και υπολογίστηκε ο όγκος της ετήσιας επιφανειακής απορροής εξασφαλισµένος µε πιθανότητα 98% ίσος µε 5.51 εκ. 3 m Μέθοδος Thornthwaite Ο υπολογισµός των απορροών χρησιµοποιώντας αυτή την εµπειρική µέθοδο για τον προσδιορισµό της δυνητικής εξατµισοδιαπνοής γίνεται για µηνιαίο χρονικό βήµα. Αρχικά, λοιπόν, υπολογίζεται η δυνητική εξατµισοδιαπνοή µε βάση τα διαθέσιµα µετεωρολογικά στοιχεία για την χρονική περίοδο (01/10/ /09/1995). Ο εµπειρικός τύπος του Thornthwaite υπολογίζει την δυνητική εξατµισοδιαπνοή σαν συνάρτηση της µέσης µηνιαίας θερµοκρασίας ως εξής x ( / 360) U = PE DN (2.4) Υδρολογική προσοµοίωση λεκανών απορροής µε ελλιπή δεδοµένα 7

29 Κεφάλαιο 2 ο -Η µελέτη του Υ.ΠΕ.ΧΩ..Ε. Ύδρευση Πάτρας από τους ποταµούς Πείρο και Παραπείρο όπου U = η δυνητική εξατµισοδιαπνοή ( mm / month ) ( ) a PE = T / I, η µέση τιµή της δυναµικής εξατµισοδιαπνοής x T = µέση µηνιαία θερµοκρασία ( o C ) I =Σ I i = 112, ετήσιος θερµικός δείκτης I i = 0.09T, µηνιαίος θερµικός δείκτης 3/2 i a = 0.016I D = ο αριθµός των ηµερών του µήνα N = 1.44P, η µέση διάρκεια της ηµέρας P = ποσοστό ωρών ηµέρας του συγκεκριµένου µήνα ανά έτος Η πραγµατική εξατµισοδιαπνοή βροχόπτωση αυτού του µήνα. Εάν η βροχόπτωση U r που συντελείται κάθε µήνα εξαρτάται από την P καλύπτει την δυνητική εξατµισοδιαπνοή U (υγρή περίοδος), τότε υπάρχει διαθέσιµο νερό και ισχύει Στην περίπτωση όπου P U (ξηρή περίοδος), τότε ισχύει Ur U = U. = P. Στην περίπτωση όπου υπάρχει υπόλοιπο P U, αυτό πληρεί το έδαφος έως ότου η εδαφική υγρασία γίνει ίση µε την υδατοϊκανότητα του εδάφους. Στην περίπτωση όπου υπάρχει πλεόνασµα ύδατος, αυτό απορρέει κατά ένα ποσοστό επιφανειακά και κατά το υπόλοιπο υπόγεια, ανάλογα µε τα χαρακτηριστικά της λεκάνης. Επί της επιφανειακής απορροής θεωρείται ποσοστό 5% ως απώλεια βαθειάς κατείσδυσης. Ως προς τον διαχωρισµό της συνολικής απορροής σε επιφανειακή και υπόγεια θεωρείται ότι στη λεκάνη του Παραπείρου 80% της συνολικής απορροής αποτελεί επιφανειακή απορροή. Για την εκτίµηση της διαθέσιµης υγρασίας στην λεκάνη απορροής του έργου του φράγµατος Αστερίου χρησιµοποιήθηκαν δεδοµένα της φυτοκάλυψης της λεκάνης που προέκυψαν από στοιχεία που παρουσιάζονται στον χάρτη Γ.Υ.Σ. κλίµακας 1:50.000, σε χάρτες του Υπουργείου Γεωργίας, του Ινστιτούτου ασικών Ερευνών, Απογραφής και Χαρτογραφήσεως ασών καθώς και από την πραγµατοποίηση επιτόπου επισκέψεων του µελετητή. Στον πίνακα 2.1 παρουσιάζονται συνοπτικά στοιχεία για την φυτοκάλυψη της λεκάνης απορροής του φράγµατος Αστερίου. r Υδρολογική προσοµοίωση λεκανών απορροής µε ελλιπή δεδοµένα 8

30 Κεφάλαιο 2 ο -Η µελέτη του Υ.ΠΕ.ΧΩ..Ε. Ύδρευση Πάτρας από τους ποταµούς Πείρο και Παραπείρο Πίνακας 2.1 Φυτοκάλυψη λεκάνης απορροής φράγµατος Αστερίου 2 Είδος Φυτοκάλυψης Επιφάνεια ( km ) Ποσοστό (%) του συνόλου ασικές εκτάσεις Θαµνώδεις εκτάσεις Χέρσες εκτάσεις Το βάθος του ριζικού συστήµατος λαµβάνεται 1000 mm για τα δάση, 600 mm για τους θάµνους και τις καλλιέργειες και 200 mm για τις υπόλοιπες εκτάσεις µε αβαθές εδαφικό στρώµα. Υπολογίζεται στη συνέχεια η ολική διαθέσιµη εδαφική υγρασία µε βάση τα παραπάνω για τους διάφορους τύπους εδαφών. Πιο συγκεκριµένα για την άργιλο η ολική διαθέσιµη υγρασία λαµβάνεται 23% επί του όγκου (τυπική µέση τιµή). Αυτό αντιστοιχεί σε 1000*0.23 = 230 mm υγρασίας για τα δάση 600*0.23 = 138 mm υγρασίας για τους θάµνους 200*0.23 = 46 mm υγρασίας για εκτάσεις µε αβαθές εδαφικό στρώµα Επίσης για τα αµµώδη εδάφη η ολική διαθέσιµη υγρασία λαµβάνεται 8% επί του όγκου. Αυτό αντιστοιχεί σε 1000*0.08 = 80 mm υγρασίας για τα δάση 600*0.08 = 48 mm υγρασίας για τους θάµνους 200*0.08 = 16 mm υγρασίας για εκτάσεις µε αβαθές εδαφικό στρώµα Τέλος για τον αργιλοπηλό η ολική διαθέσιµη υγρασία λαµβάνεται 19% επί του όγκου. Αυτό αντιστοιχεί σε 1000*0.19 = 190 mm υγρασίας για τα δάση 600*0.19 = 114 mm υγρασίας για τους θάµνους 200*0.19 = 38 mm υγρασίας για εκτάσεις µε αβαθές εδαφικό στρώµα Σύµφωνα µε τα παραπάνω, η ολική διαθέσιµη υγρασία για την λεκάνη του φράγµατος Αστερίου θα είναι κατά περίπτωση η εξής i. Για αργιλικά εδάφη 230*25.22%(δάση) + 138*51.44%(θάµνοι, καλλιέργειες) + 46*23.34%(αβαθές εδαφικό στρώµα) = mm Υδρολογική προσοµοίωση λεκανών απορροής µε ελλιπή δεδοµένα 9

31 Κεφάλαιο 2 ο -Η µελέτη του Υ.ΠΕ.ΧΩ..Ε. Ύδρευση Πάτρας από τους ποταµούς Πείρο και Παραπείρο ii. Για τα αµµώδη εδάφη 80*25.22%(δάση) + 48*51.44%(θάµνοι, καλλιέργειες) + 16*23.34%(αβαθές εδαφικό στρώµα) = 48.6 mm iii. Για αργιλοπηλό 190*25.22%(δάση) + 114*51.44%(θάµνοι, καλλιέργειες) + 38*23.34%(αβαθές εδαφικό στρώµα) = mm Εποµένως το υδρολογικό ισοζύγιο της λεκάνης θα εξεταστεί για δύο περιπτώσεις, µε τιµή ολικής εδαφικής υγρασίας 139 mm (άνω όριο των τιµών της διαθέσιµης υγρασίας) και 115 mm (µέση κατάσταση από πλευράς φυσικών ιδιοτήτων των εδαφών). Το υδρολογικό ισοζύγιο της λεκάνης του Παραπείρου στην θέση που θα κατασκευαστεί το φράγµα Αστερίου θα προσδιοριστεί µε βάση την σχέση 2.1 για την χρονική περίοδο (01/10/ /09/1995). Για την πρώτη περίπτωση όπου η διαθέσιµη υγρασία του εδάφους είναι 139 mm, υπολογίστηκε ότι ο όγκος της µέσης ετήσιας απορροής για την χρονική περίοδο (01/10/ /09/1995) ανέρχεται στα δοκιµή 3 53,094,079 m. Στην συνέχεια εφαρµόστηκε η 2 x και ελέγχθηκε ότι το δείγµα ακολουθεί την κανονική κατανοµή και υπολογίστηκε ο όγκος της ετήσιας επιφανειακής απορροής εξασφαλισµένος µε πιθανότητα 98% ίσος µε εκ. 3 m. Για την δεύτερη περίπτωση όπου η διαθέσιµη υγρασία του εδάφους είναι 115 mm ο όγκος της µέσης ετήσιας απορροής ανέρχεται στα εξασφαλισµένος µε πιθανότητα 98% είναι ίσος µε εκ. 3 54,644,656 m και ο αντίστοιχος όγκος 3 m. 2.4 Υ ΑΤΙΚΟ ΙΣΟΖΥΓΙΟ ΛΕΚΑΝΗΣ ΠΟΤΑΜΟΥ ΠΕΙΡΟΥ ΣΤΟ ΦΡΑΓΜΑ ΕΚΤΡΟΠΗΣ ΒΑΛΜΑ ΟΥΡΑΣ Μέθοδος Turc Για τον υπολογισµό των ετησίων απορροών εφαρµόζεται ακριβώς η ίδια διαδικασία που εφαρµόστηκε και στην περίπτωση του ποταµού Παραπείρου. Πιο συγκεκριµένα θεωρείται ότι η ετήσια επιφανειακή απορροή µε βάση την σχέση 2.1 είναι αγνοώντας την οποιαδήποτε µεταβολή της εδαφικής υγρασίας. P U, r Υδρολογική προσοµοίωση λεκανών απορροής µε ελλιπή δεδοµένα 10

32 Κεφάλαιο 2 ο -Η µελέτη του Υ.ΠΕ.ΧΩ..Ε. Ύδρευση Πάτρας από τους ποταµούς Πείρο και Παραπείρο Επειδή η λεκάνη απορροής του ποταµού Πείρου δοµείται κατά βάση από επαναλαµβανόµενες στρώσεις ασβεστολίθων και σχιστοκερατολίθων της Πίνδου, εκτιµάται ότι η παρουσία αυτών των αδιαπέρατων στρώσεων συντελεί στην ανάκτηση του µεγαλύτερου µέρους των υδάτων που κατεισδύουν στο έδαφος µέσω των διαπερατών στρώσεων των ασβεστολίθων. Κατά συνέπεια εκτιµάται ότι το 10% της επιφανειακής απορροής αποτελεί απώλεια βαθειάς κατείσδυσης. Υπολογίστηκε η ετήσια επιφανειακή απορροή για την χρονική περίοδο 24 υδρολογικών ετών (01/10/ /09/1995). Ο όγκος της µέσης ετήσιας απορροής γι αυτή την χρονική περίοδο ανέρχεται στα 3 36,099,821 m. Στην συνέχεια εφαρµόστηκε η δοκιµή 2 x και ελέγχθηκε ότι το δείγµα ακολουθεί την κανονική κατανοµή και υπολογίστηκε ο όγκος της ετήσιας επιφανειακής απορροής εξασφαλισµένος µε πιθανότητα 98% ίσος µε 5.22 εκ. 3 m Μέθοδος Thornthwaite Για τον υπολογισµό των απορροών µε την χρήση αυτής της εµπειρικής µεθόδου για τον προσδιορισµό της δυνητικής εξατµισοδιαπνοής ακολουθήθηκε ακριβώς η ίδια διαδικασία µε αυτή που εφαρµόστηκε στην περίπτωση του ποταµού Παραπείρου. Στον πίνακα 2.2 παρουσιάζονται συνοπτικά στοιχεία για την φυτοκάλυψη της λεκάνης απορροής του φράγµατος Βαλµαδούρας. Πίνακας 2.2 Φυτοκάλυψη λεκάνης απορροής φράγµατος Βαλµαδούρας Είδος Φυτοκάλυψης 2 Επιφάνεια ( km ) Ποσοστό (%) του συνόλου ασικές εκτάσεις Θαµνώδεις εκτάσεις Χέρσες εκτάσεις Η ολική διαθέσιµη εδαφική υγρασία για την λεκάνη του φράγµατος Βαλµαδούρας θα είναι κατά περίπτωση η εξής Υδρολογική προσοµοίωση λεκανών απορροής µε ελλιπή δεδοµένα 11

33 Κεφάλαιο 2 ο -Η µελέτη του Υ.ΠΕ.ΧΩ..Ε. Ύδρευση Πάτρας από τους ποταµούς Πείρο και Παραπείρο iv. Για αργιλικά εδάφη 230*16.21%(δάση) + 138*46.21%(θάµνοι, καλλιέργειες) + 46*37.58%(αβαθές εδαφικό στρώµα) = mm v. Για τα αµµώδη εδάφη 80*16.21%(δάση) + 48*46.21%(θάµνοι, καλλιέργειες) + 16*37.58%(αβαθές εδαφικό στρώµα) = 41.2 mm vi. Για αργιλοπηλό 190*16.21%(δάση) + 114*46.21%(θάµνοι, καλλιέργειες) + 38*37.58%(αβαθές εδαφικό στρώµα) = 97.6 mm Εποµένως το υδρολογικό ισοζύγιο της λεκάνης θα εξεταστεί για δύο περιπτώσεις, µε τιµή ολικής εδαφικής υγρασίας 97 mm (µέση κατάσταση από πλευράς φυσικών ιδιοτήτων των εδαφών) και 118 mm (άνω όριο των τιµών της διαθέσιµης υγρασίας). Επίσης ο υπολογισµός των απορροών έγινε βάσει δύο παραδοχών. Πρώτον ότι οι απώλειες βαθειάς κατείσδυσης είναι ίσες µε το 10% της συνολικής απορροής. εύτερον ότι το 60% της συνολικής απορροής απορρέει επιφανειακά ( V s ), ενώ το υπόλοιπο 40% της συνολικής απορροής απορρέει µε υπόγεια διήθηση ( V i ) και εναποδίδεται στην επιφανειακή απορροή µε κάποια υστέρηση. Η εφαρµογή της µεθόδου στη θέση που θα κατασκευαστεί το φράγµα εκτροπής Βαλµαδούρας έδωσε για την περίοδο (01/10/ /09/1995) τα εξής αποτελέσµατα: Για την πρώτη περίπτωση όπου η διαθέσιµη υγρασία του εδάφους είναι 118 mm, υπολογίστηκε ότι ο όγκος της µέσης ετήσιας απορροής για την χρονική περίοδο (01/10/ /09/1995) ανέρχεται στα δοκιµή 3 45,564,562 m. Στην συνέχεια εφαρµόστηκε η 2 x και ελέγχθηκε ότι το δείγµα ακολουθεί την κανονική κατανοµή και υπολογίστηκε ο όγκος της ετήσιας επιφανειακής απορροής εξασφαλισµένος µε πιθανότητα 98% ίσος µε εκ. 3 m. Για την δεύτερη περίπτωση όπου η διαθέσιµη υγρασία του εδάφους είναι 97 mm ο όγκος της µέσης ετήσιας απορροής ανέρχεται στα 3 46,389,045 m και ο αντίστοιχος όγκος εξασφαλισµένος µε πιθανότητα 98% είναι ίσος µε εκ. 3 m. Υδρολογική προσοµοίωση λεκανών απορροής µε ελλιπή δεδοµένα 12

34 Κεφάλαιο 2 ο -Η µελέτη του Υ.ΠΕ.ΧΩ..Ε. Ύδρευση Πάτρας από τους ποταµούς Πείρο και Παραπείρο 2.5 ΣΥΓΚΡΙΣΗ ΤΩΝ ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΩΝ ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΥ ΤΗΣ ΑΠΟΡΡΟΗΣ ΠΟΥ ΠΡΟΕΚΥΨΑΝ ΜΕ ΤΗΝ ΧΡΗΣΗ ΤΩΝ ΜΕΘΟ ΩΝ TURC ΚΑΙ THORNTHWAITE Όπως φαίνεται από τον πίνακα 2.3 τα αποτελέσµατα υπολογισµού της απορροής που προέκυψαν µε την χρήση των µεθόδων Turc και Thornthwaite παρουσιάζουν σηµαντικές αποκλίσεις. Αυτό οφείλεται στις διαφορετικές παραδοχές πάνω στις οποίες στηρίζεται ο υπολογισµός. Πίνακας 2.3 Απορροές στις λεκάνες του Πείρου και του Παραπείρου που υπολογίστηκαν στη µελέτη του Υ.ΠΕ.ΧΩ..Ε. (1997) Απορροές (m 3 /έτος) Μέθοδος υπολογισµού της εξατµισοδιαπνοής Μέση Ετήσια Λεκάνη Πείρου Εξασφαλισµένη µε Ρ=98% Μέση Ετήσια Λεκάνη Παραπείρου Εξασφαλισµένη µε Ρ=98% ΤURC 36.1* * * * *10 6 (FK=118 mm) 13.37* *10 6 (FK=139 mm) 15.53*10 6 THORNTHWAITE 46.4*10 6 (FK=97 mm) 14.18* *10 6 (FK=115 mm) 17.13*10 6 Στην περίπτωση εφαρµογής της µεθόδου Turc δεν λαµβάνεται υπόψη η µεταβολή της ποσότητας νερού που είναι αποθηκευµένη στο έδαφος και δεν γίνεται διάκριση µεταξύ επιφανειακής και υπόγειας απορροής. Στην περίπτωση εφαρµογής της µεθόδου Thornthwaite λαµβάνεται υπόψη η µεταβολή της αποθηκευµένης ποσότητας νερού στο έδαφος και γίνεται διαχωρισµός της επιφανειακής και της υπόγειας απορροής. Όµως για την περιγραφή των διαδικασιών Υδρολογική προσοµοίωση λεκανών απορροής µε ελλιπή δεδοµένα 13

35 Κεφάλαιο 2 ο -Η µελέτη του Υ.ΠΕ.ΧΩ..Ε. Ύδρευση Πάτρας από τους ποταµούς Πείρο και Παραπείρο αυτών απαιτούνται εκτιµήσεις για την διαθέσιµη υγρασία του εδάφους στη λεκάνη απορροής, τις απώλειες βαθειάς κατείσδυσης και το ποσοστό της επιφανειακής απορροής. Η εφαρµογή µοντέλων βροχής-απορροής, τα οποία έχουν ρυθµιστεί µε την βοήθεια µετρήσεων της απορροής δίνει δυνατότητα πιο αξιόπιστης προσέγγισης του υδρολογικού ισοζυγίου των λεκανών. Όµως λόγω της έλλειψης µετρήσεων της απορροής στις λεκάνες του Πείρου και του Παραπείρου η χρήση τέτοιων µοντέλων δεν είναι εφικτή, διότι δεν είναι δυνατός ο προσδιορισµός των τιµών των παραµέτρων που χρησιµοποιούνται για την περιγραφή των υδρολογικών διαδικασιών. Μια δυνατότητα προσδιορισµού αυτών των παραµέτρων σε λεκάνες για τις οποίες δεν υπάρχουν µετρήσεις της απορροής είναι η αναζήτηση οµοιοτήτων όσον αφορά την υδρολογική συµπεριφορά µεταξύ αυτών των λεκανών και άλλων, για τις οποίες είναι διαθέσιµες µετρήσεις απορροής. Υδρολογική προσοµοίωση λεκανών απορροής µε ελλιπή δεδοµένα 14