Εφαρμογή μοντέλων βροχόπτωσης απορροής σε λεκάνες του ελληνικού χώρου. (Λεκάνη Μεσσαράς του νομού Ηρακλείου, νότια Κρήτη) ΚΡΙΝΗΣ ΠΑΝΑΓΙΩΤΗΣ ΓΕΩΛΟΓΟΣ

Transcript

1 ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ ΣΧΟΛΗ ΘΕΤΙΚΩΝ ΕΠΙΣΤΗΜΩΝ ΤΜΗΜΑ ΓΕΩΛΟΓΙΑΣ ΤΟΜΕΑΣ ΓΕΩΛΟΓΙΑΣ - ΠΑΛΑΙΟΝΤΟΛΟΓΙΑΣ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΤΕΧΝΙΚΗΣ ΓΕΩΛΟΓΙΑΣ ΚΑΙ ΥΔΡΟΓΕΩΛΟΓΙΑΣ Εφαρμογή μοντέλων βροχόπτωσης απορροής σε λεκάνες του ελληνικού χώρου. (Λεκάνη Μεσσαράς του νομού Ηρακλείου, νότια Κρήτη) ΚΡΙΝΗΣ ΠΑΝΑΓΙΩΤΗΣ ΓΕΩΛΟΓΟΣ ΔΙΑΤΡΙΒΗ ΕΙΔΙΚΕΥΣΗΣ Μεταπτυχιακό Πρόγραμμα Σπουδών Εφαρμοσμένης & Περιβαλλοντικής Γεωλογίας Θεσσαλονίκη 2009

2 ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ ΠΡΟΛΟΓΟΣ ΕΥΧΑΡΙΣΤΙΕΣ 3 1. ΕΙΣΑΓΩΓΗ Διαχείριση υδατικών πόρων και μοντέλα βροχής απορροής Γενικά στοιχεία για την Κρήτη Αντικείμενο της μελέτης Υφιστάμενα και διαθέσιμα στοιχεία Μεθοδολογία έρευνας 8 2. ΓΕΩΓΡΑΦΙΑ ΚΑΙ ΓΕΩΜΟΡΦΟΛΟΓΙΑ ΤΗΣ ΕΥΡΥΤΕΡΗΣ ΠΕΡΙΟΧΗΣ ΜΕΛΕΤΗΣ ΚΑΙ ΤΩΝ ΕΠΙ ΜΕΡΟΥΣ ΛΕΚΑΝΩΝ Γενικά γεωγραφικά και γεωμορφολογικά στοιχεία της περιοχής μελέτης Γεωμορφολογικά στοιχεία των επί μέρους λεκανών ΓΕΩΛΟΓΙΑ ΤΗΣ ΠΕΡΙΟΧΗΣ ΥΔΡΟΛΙΘΟΛΟΓΙΚΗ ΤΑΞΙΝΟΜΗΣΗ ΤΩΝ ΓΕΩΛΟΓΙΚΩΝ ΣΧΗΜΑΤΙΣΜΩΝ ΥΔΡΟΜΕΤΕΩΡΟΛΟΓΙΑ ΚΛΙΜΑΤΟΛΟΓΙΑ Βροχόπτωση Θερμοκρασία Εξατμισοδιαπνοή Υδρολογικό Ισοζύγιο Απορροή Υδρογεωλογικές συνθήκες ΑΝΑΠΤΥΞΗ ΤΟΥ ΜΕΓΑΛΗΣ ΚΛΙΜΑΚΑΣ ΜΟΝΤΕΛΟΥ ΒΡΟΧΟΠΤΩΣΗΣ ΑΠΟΡΡΟΗΣ ΣΕ ΥΠΕΡΕΤΗΣΙΑ ΚΛΙΜΑΚΑ Εκτίμηση της πραγματικής εξατμισοδιαπνοής Εκτίμηση της μέγιστης ικανότητας κατακράτησης του εδάφους Ρύθμιση του μοντέλου Αξιοπιστία του μοντέλου ΠΡΟΣΟΜΟΙΩΣΗ ΤΗΣ ΕΠΙΦΑΝΕΙΑΚΗΣ ΑΠΟΡΡΟΗΣ ΤΗΣ ΛΕΚΑΝΗΣ ΤΟΥ ΛΗΘΑΙΟΥ ΜΕ ΤΗ ΜΕΘΟΔΟ ΤΟΥ ΑΠΟΡΡΟΪΚΟΥ ΣΥΝΤΕΛΕΣΤΗ CN ΤΗΣ SCS Εισαγωγή Επισκόπηση της περιοχής έρευνας Επισκόπηση της μεθόδου του απορροϊκού συντελεστή CN της SCS Δεδομένα, μεθοδολογία και αποτελέσματα κατά την εφαρμογή της μεθόδου του απορροϊκού συντελεστή ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ 85 ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ 89 2

3 ΠΡΟΛΟΓΟΣ ΕΥΧΑΡΙΣΤΙΕΣ Η παρούσα εργασία αποτελεί Διατριβή Ειδίκευσης στα πλαίσια του Μεταπτυχιακού Προγράμματος Σπουδών Εφαρμοσμένης και Περιβαλλοντικής Γεωλογίας και εκπονήθηκε στο Εργαστήριο Τεχνικής Γεωλογίας και Υδρογεωλογίας του Τμήματος Γεωλογίας του Αριστοτελείου Πανεπιστημίου Θεσσαλονίκης. Επιθυμώ να εκφράσω τις ευχαριστίες μου στα πρόσωπα που έπαιξαν καθοριστικό ρόλο στη διεκπεραίωση αυτής της διατριβής ειδίκευσης. Έτσι, αρχικά, ευχαριστώ θερμά τον Επίκουρο καθηγητή υδρογεωλογίας του τμήματος κ. Κωνσταντίνο Βουδούρη, υπεύθυνο ανάθεσης του θέματος και επίβλεψης της παρούσας εργασίας. Η συνεχής καθοδήγηση, εμπιστοσύνη και συνέπειά του συνέβαλαν απεριόριστα στην πραγματοποίηση μιας παραγωγικής δουλείας. Επίσης, θερμές ευχαριστίες οφείλουν να αποδοθούν στον Επίκουρο καθηγητή μετεωρολογίας κλιματολογίας του τμήματος Γεωλογίας του Αριστοτελείου Πανεπιστημίου Θεσσαλονίκης κ. Μαυρομμάτη Θεόδωρο για την εξαιρετική συνεργασία και την πολύτιμη βοήθεια που μου παρείχε κατά τη διεκπεραίωση της παρούσας διατριβής. Ακόμη, πολύτιμη υπήρξε η προσφορά του καθηγητή υδρογεωλογίας του τμήματος Γεωλογίας του Αριστοτελείου Πανεπιστημίου Θεσσαλονίκης κ. Γεωργίου Σούλιου. Οι γνώσεις, που μου εμφύτευσε και οι συμβουλές, που πρόθυμα μου προσέφερε καθοδήγησαν τη διατριβή μου. Επιπλέον, σημαντική υπήρξε και η προσφορά του Δρ. Υδρογεωλογίας του Πανεπιστημίου των Πατρών και υδρογεωλόγου του ΙΓΜΕ Ανδρέα Αντωνάκου και του Λέκτορα του τμήματος Γεωπονίας του Αριστοτελείου Πανεπιστημίου Θεσσαλονίκης Πανταζή Γεωργίου σε επίπεδο παροχής βιβλιογραφίας. Τέλος, θέλω να ευχαριστήσω και τους συναδέλφους μου στο μεταπτυχιακό, Καραπιλάφη Δημήτριο, Θωμόπουλο Αχιλλέα και Παυλίδη Κωνσταντίνο, καθώς και τον υποψήφιο διδάκτορα Καζάκη Νεράντζη για την όποια βοήθεια μου προσέφεραν. 3

4 1. ΕΙΣΑΓΩΓΗ 1.1 Διαχείριση υδατικών πόρων και μοντέλα βροχής απορροής Η βέλτιστη διαχείριση των υδατικών πόρων αποτελεί ένα από τα πιο σημαντικά περιβαλλοντικά προβλήματα, ειδικότερα σε χώρες όπου τα υδάτινα αποθέματα είναι περιορισμένα (Touazi, 2004). Η διαχείριση των υδατικών πόρων είναι επίσης ιδιαιτέρως σημαντική εκεί όπου τα διαθέσιμα υδάτινα αποθέματα είναι επαρκή αλλά υφίστανται προβλήματα ρύπανσης των επιφανειακών και υπογείων υδάτων σε συνδυασμό με τις αυξημένες απαιτήσεις και την υπεράντληση των υπογείων υδροφορέων διαμέσου των υδρογεωτρήσεων. Οι συνεχώς αυξανόμενες απαιτήσεις για νερό παρατηρούνται ιδιαίτερα στις πυκνοκατοικημένες αστικές και παράκτιες περιοχές, στα νησιά και στις τουριστικές περιοχές κατά τη θερινή περίοδο όταν και συνήθως υπάρχει έλλειμμα νερού. Το πρόβλημα αυτό επιδεινώνεται από την έλλειψη έργων υποδοχής, όπως φράγματα και έργα μεταφοράς νερού, την αυξανόμενη τάση για ξηρασία και τη σχεδόν παντελή έλλειψη πολιτικής για ορθή διαχείριση. Για την εκτίμηση της δυνατότητας αντιστροφής αυτής της κατάστασης είναι αναγκαίος ο προσδιορισμός των παραμέτρων του υδρολογικού ισοζυγίου στη λεκάνη απορροής. Η επίγνωση αυτών των παραμέτρων μπορεί να οδηγήσει στη βέλτιστη διαχείριση των υδατικών πόρων και την υπερκάλυψη της έλλειψης ισορροπίας στο υδατικό ισοζύγιο της λεκάνης (Voudouris et al., 2007). Η γνώση της κατανομής της βροχόπτωσης και της επιφανειακής απορροής είναι πολύ σημαντική για τη διαχείριση των υδάτινων πόρων σε ιδιαίτερα ημίξηρες περιοχές. Στην Ελλάδα, ο αριθμός των διαθέσιμων υδρομετρικών όπου μετράται η επιφανειακή απορροή στο πεδίο και μπορεί να παρέχει χρήσιμες πληροφορίες και στοιχεία για τους υδάτινους πόρους, είναι πολύ μικρός. Τα μοντέλα βροχής απορροής μπορούν να αποδειχθούν χρήσιμα εργαλεία για τον υπολογισμό της επιφανειακής απορροής σε διάφορους χείμαρρους και ρέματα όπου δεν υπάρχουν διαθέσιμοι υδρομετρικοί σταθμοί αλλά και να υπολογιστούν οι διαθέσιμοι υδατικοί πόροι για διάφορα μελλοντικά κλιματικά σενάρια. Υπάρχουν διάφορα διαθέσιμα μοντέλα βροχής απορροής που ποικίλουν ως προς τη φύση τους, την πολυπλοκότητά τους και το σκοπό εφαρμογής τους (Booij, 2003). Η πολυπλοκότητα των μοντέλων αυτών εξαρτάται από την κατηγορία που ανήκουν 4

5 (κυμαινόμενα από απλά έως σύνθετα με προχωρημένη φυσική και πολλές, πολύπλοκες μαθηματικές εξισώσεις μοντέλα) Η μεταβολή (ελάττωση) των κατακρημνισμάτων αποτελεί στις μέρες μας μία από τις πιο σημαντικές προκλήσεις που αντιμετωπίζουν τα υδρολογικά συστήματα και οι υδάτινοι πόροι. Οι συνέπειες της μεταβολής του ύψους βροχής ή οποιασδήποτε άλλης παραμέτρου του υδρολογικού ισοζυγίου αναμένεται να είναι πιο σημαντικές σε συστήματα υδροφορέων που είναι πιο ευπαθή και περιλαμβάνουν μεταβολές στη στάθμη των υπόγειων υδροφορέων, στην επιφανειακή απορροή των χειμάρρων, στην ποιότητα του νερού, στις απαιτήσεις για νερό και στην εδαφική υγρασία (Da Cunha, 1989, Βουδούρης και Καλλέργης, 2002, Voudouris, 2006). Για παράδειγμα, η λεκάνη της Μεσσαράς στη νότια Κρήτη, που είναι η πιο σημαντική αγροτική περιοχή της νήσου, απειλείται με ερημοποίηση εξαιτίας της μεγάλης πτώσης της στάθμης των υπογείων υδάτων κατά 20 m κατά την τελευταία δεκαετία του 20 ου αιώνα (Croke et al., 2000). 1.2 Γενικά στοιχεία για την Κρήτη Η Κρήτη είναι το μεγαλύτερο νησί της Ελλάδος με πληθυσμό περίπου κατοίκους. Ωστόσο, περισσότερα από 2 εκατομμύρια τουρίστες επισκέφθηκαν το νησί το 1999 (Chartzoulakis et al., 2001). Το τοπογραφικό ανάγλυφο της Κρήτης είναι ανάλογο με αυτό της Ελλάδος περιλαμβάνοντας κυρίως ορεινές περιοχές. Οι ορεινές ανθρακικές μάζες των Λευκών Ορέων (2453 m), της Ίδη (2456 m) και της Δίκτυ (2148 m) αποτελούν τα πιο σημαντικά καρστικά υδρογεωλογικά συστήματα της Κρήτης (εικόνα 1, σελ. 10). Η νήσος της Κρήτης χαρακτηρίζεται από μία πολύπλοκη γεωλογική δομή με την παρουσία αλλεπάλληλων διαδοχικών τεκτονικών καλυμμάτων. Το αλπικό υπόβαθρο αποτελείται τους πλακώδεις ασβεστολίθους της σειράς Κρήτη Μάνη, το σύστημα Φυλλιτών Χαλαζιτών και τους σχηματισμούς φλύσχη και ασβεστολίθων των ζωνών Τρίπολης και Πίνδου. Η στρωματογραφική σειρά κλείνει με τις νεογενείς αποθέσεις (μάργες, άργιλοι, άμμοι, ιλυόλιθοι, ασβεστόλιθοι) και τα τεταρτογενή κλαστικά ιζήματα (Περλέρος, 2004). Το μέσο ετήσιο ύψος κατακρημνισμάτων στην Κρήτη είναι 927 mm, κυμαινόμενο από 300 έως 700 mm στις πεδινές παράκτιες περιοχές ενώ στις ορεινές περιοχές της ενδοχώρας μπορεί να φτάσει τα 2000 mm (Περιφέρεια Κρήτης, 2002). Ελάττωση της βροχόπτωσης παρατηρείται από τα Δυτικά προς τα Ανατολικά και από 5

6 Νότο προς Βορρά (Voudouris et al., 2006). Παρά το σχετικά υψηλό ύψος των κατακρημνισμάτων, εκτιμάται ότι το 63 % χάνεται λόγω της εξατμισοδιαπνοής, το 10 % απορρέει επιφανειακά και μόλις το 27 % κατεισδύει και εμπλουτίζει τους υπόγειους υδροφορείς (Περιφέρεια Κρήτης, 2002). Σε μία πρόσφατη έρευνα, που εστίασε στην χωρική και χρονική κατανομή της βροχόπτωσης, παρατηρήθηκαν πτωτικές τάσεις στα ύψη βροχόπτωσης που κυμαίνονται από 0,3 έως 9,7 mm/yr (Naoum and Tsanis, 2003). Εντούτοις, μόνο σε 2 από τους 19 σταθμούς που συμπεριλήφθηκαν στην έρευνα, η τάση ήταν σημαντική. Η ελάττωση της βροχόπτωσης εντοπίστηκε από τα μέσα της δεκαετίας του 80 μέχρι τα μέσα της δεκαετίας του 90 (Χριστοδουλάκης και Μαχαίρας, 2003). Οι ίδιες έρευνες, εντόπισαν ωστόσο ενδείξεις αυξητικών τάσεων στα τέλη της δεκαετίας του 90. Όσον αφορά τη μέση ετήσια θερμοκρασία στην Κρήτη, αναφέρθηκε αύξηση της κατά 0,3 ο C μεταξύ της δεκαετίας του 70 και του 90 (Angelakis et al.,1997). Η κυριότερη χρήση του νερού στην Κρήτη είναι στη γεωργία για αρδευτικούς σκοπούς (85,2 % της συνολικής κατανάλωσης) ενώ η αστική χρήση αποτελεί το 12,7 % και η βιομηχανική μόλις το 2,1 % (Chartzoulakis et al., 2001). Προς το παρόν, μόνο το 72,7 % της συνολικής ανάγκης για νερό καλύπτεται, με το μεγαλύτερο έλλειμμα να εμφανίζεται στην άρδευση. Οι υδατικές ανάγκες του νησιού καλύπτονται κυρίως από την εκμετάλλευση των υπόγειων υδροφορέων διαμέσου ενός μεγάλου αριθμού γεωτρήσεων. Ο πιο σημαντικό όμως περιοριστικός παράγοντας στην Κρήτη είναι η χωρική και εποχιακή διακύμανση της διαθεσιμότητας και της ζήτησης του νερού. Περίπου το 87-95% της ετήσιας βροχόπτωσης λαμβάνει χώρα κατά τη χειμερινή περίοδο (Οκτώβριος-Απρίλιος), την ώρα που η θερινή περίοδος είναι έντονα ξηρή και μεγάλης διάρκειας. Επιπλέον, και η γεωργία και ο τουρισμός απαιτούν αυξημένη προμήθεια νερού προς το τέλος της άνοιξης, το καλοκαίρι και στις αρχές του φθινοπώρου, οπότε όμως και παρατηρείται στα αποθέματα έλλειμμα. Επιπρόσθετα, αυξάνεται και η αστική χρήση του νερού κατά τη θερμή και ξηρή θερινή περίοδο (Chartzoulakis and Psarras, 2005). Μία πρόσφατη μελέτη, εστιασμένη στις επιπτώσεις των διακυμάνσεων της βροχόπτωσης στους υδροφορείς της Κρήτης, έδειξε ότι η ποσότητα και η ποιότητα των υδροφόρων συστημάτων εξαρτάται από τον υδρολογικό κύκλο (Voudouris, 2006). Μακράς διάρκειας περίοδοι ξηρασίας προκαλούν πτώση της στάθμης και ελλειμματικά αποθέματα στους υπόγειους υδροφορείς, καθώς και υποβάθμιση της ποιότητας του υπογείου νερού. 6

7 1.3 Αντικείμενο της μελέτης Αντικείμενο της παρούσας μελέτης είναι : Η διερεύνηση των γεωμορφολογικών, υδρογραφικών, γεωλογικών, υδρολιθολογικών και υδρομετεωρολογικών συνθηκών της περιοχής μελέτης (λεκάνη Μεσσαράς). Ο χωρικός υπολογισμός της βροχόπτωσης και η δημιουργία ενός χάρτη κατανομής της μέσης ετήσιας βροχόπτωσης. Η κατασκευή ενός χωρικού μοντέλου βροχόπτωσης απορροής που θα υπολογίζει την επιφανειακή απορροή σε μέση ετήσια κλίμακα λαμβάνοντας υπόψη κλιματικές (βροχόπτωση) και φυσικές (γεωλογία) παραμέτρους και η εφαρμογή του. Η παρουσίαση και ανάλυση των αποτελεσμάτων και ο έλεγχος της αξιοπιστίας του μοντέλου. Η παρουσίαση της μεθόδου προσομοίωσης της επιφανειακής απορροής του απορροϊκού συντελεστή της SCS σε επίπεδο λεκάνης απορροής ποταμού. Η εφαρμογή της μεθόδου (ημερήσιο μοντέλο) σε μία μικρή λεκάνη απορροής της περιοχής μελέτης (λεκάνη Ληθαίου) με προσομοίωση της επιφανειακής απορροής και παρουσίαση των αποτελεσμάτων Υφιστάμενα και διαθέσιμα στοιχεία Τα υφιστάμενα και διαθέσιμα στοιχεία για την παρούσα μελέτη είναι τα εξής : Οι τοπογραφικοί χάρτες (τα φύλλα Τυμπάκι, Επάνω Αρχάναι, Αντισκάριον, Αχεντριάς, Μοχός και Άνω Βιάννος) της Γεωγραφικής Υπηρεσίας Στρατού σε κλίμακα 1: Οι γεωλογικοί χάρτες (τα φύλλα Τυμπάκι, Επάνω Αρχάναι, Αντισκάριον, Αχεντριάς, Μοχός και Άνω Βιάννος) του Ινστιτούτου Γεωλογικών και Μεταλλευτικών Ερευνών σε κλίμακα 1: Δεδομένα μηνιαίας βροχόπτωσης από 23 σταθμούς στην ευρύτερη περιοχή μελέτης για την περίοδο (19 υδρολογικά έτη) της Υπηρεσίας Έγγειων Βελτιώσεων της Περιφέρειας Κρήτης (Υπουργείο Γεωργίας). Δεδομένα μέσης μηνιαίας βροχόπτωσης για την περίοδο (21 υδρολογικά έτη) από το μετεωρολογικό σταθμό του Τυμπακίου της Εθνικής Μετεωρολογικής Υπηρεσίας. 7

8 Δεδομένα μηνιαίας θερμοκρασίας αέρος από 5 σταθμούς στην ευρύτερη περιοχή μελέτης για την περίοδο της Υπηρεσίας Έγγειων Βελτιώσεων της Περιφέρειας Κρήτης (Υπουργείο Γεωργίας). Δεδομένα μέσης μηνιαίας θερμοκρασίας αέρος από το σταθμό του Τυμπακίου για την περίοδο και από το σταθμό του Τζερμιάδου για την περίοδο (17 υδρολογικά έτη) (από ΕΜΥ). Μηνιαία δεδομένα μετρήσεων επιφανειακής απορροής από 5 υδρομετρικούς σταθμούς για την περίοδο (Υπηρεσία Έγγειων Βελτιώσεων της Περιφέρειας Κρήτης). Να σημειωθεί ότι η μέση μηνιαία θερμοκρασία αέρος που καταγράφηκε στο σταθμό του Τζερμιάδου για την περίοδο χρησιμοποιήθηκε για το σταθμό του Αγίου Γεωργίου όπου υπάρχουν μόνο δεδομένα μηνιαίας βροχόπτωσης. Οι δύο περιοχές βρίσκονται στο οροπέδιο Λασιθίου σε πολύ κοντινή απόσταση (απέχουν μόλις 3 km) και στο ίδιο περίπου υψόμετρο. Επίσης, στον υδρομετρικό σταθμό της Πλακιώτισσας (λεκάνη Πλακιώτισσας, βλέπε παρακάτω) η χρονική περίοδος μέτρησης της επιφανειακής απορροής έφθανε μέχρι το υδρολογικό έτος Η απορροή τα υδρολογικά έτη και εκτιμήθηκε στατιστικά λαμβάνοντας υπόψη ότι η λεκάνη της Πλακιώτισσας είναι υπολεκάνη της λεκάνης του Αναποδιάρη και υπολογίζοντας κατά μέσο όρο σε ετήσια βάση το ποσοστό συμμετοχής της επιφανειακής απορροής της λεκάνης της Πλακιώτισσας στη συνολική επιφανειακή απορροή της λεκάνης του Αναποδιάρη. 1.5 Μεθοδολογία έρευνας Οι τοπογραφικοί και οι γεωλογικοί χάρτες ψηφιοποιήθηκαν με το πρόγραμμα MapInfo Professional 8.0 με σκοπό : Τον υπολογισμό του εμβαδού της επιφάνειας των λεκανών. Tη δημιουργία ψηφιακού μοντέλου εδάφους για τον υπολογισμό του μέσου υψομέτρου των λεκανών και άλλων γεωμορφολογικών χαρακτηριστικών. Τον υπολογισμό του εμβαδού της επιφάνειας των διαφόρων γεωλογικών σχηματικών και υδρογεωλογικών ενοτήτων. Για τη δημιουργία του γραμμικού πολυωνυμικού μοντέλου υπολογισμού της βροχόπτωσης εφαρμόστηκε η μέθοδος της πολλαπλής γραμμικής παλινδρόμησης με 8

9 το στατιστικό πρόγραμμα Η/Υ SPSS. Για την κατασκευή του χάρτη κατανομής της βροχόπτωσης εφαρμόστηκε η τεχνική Interpolation και η μέθοδος Triangulation with Smoothing με το πρόγραμμα MapInfo. Για την τελική ρύθμιση του μοντέλου βροχής απορροής εφαρμόστηκε μέθοδος μη γραμμικής παλινδρόμησης με το στατιστικό πρόγραμμα Η/Υ SPSS. Τέλος, για τη συσχέτιση του συντελεστή εξατμισοδιαπνοής με το υψόμετρο και τον υπολογισμό της πραγματικής εξατμισοδιαπνοής εφαρμόστηκε η μέθοδος της απλής γραμμικής παλινδρόμησης με γραμμικά και εκθετικά μοντέλα (καμπύλες) με το πρόγραμμα Excel. Οι διάφορες αυτές μέθοδοι και η εφαρμογή τους περιγράφονται αναλυτικότερα παρακάτω στα επί μέρους κεφάλαια. 9

10 2. ΓΕΩΓΡΑΦΙΑ ΚΑΙ ΓΕΩΜΟΡΦΟΛΟΓΙΑ ΤΗΣ ΕΥΡΥΤΕΡΗΣ ΠΕΡΙΟΧΗΣ ΜΕΛΕΤΗΣ ΚΑΙ ΤΩΝ ΕΠΙ ΜΕΡΟΥΣ ΛΕΚΑΝΩΝ 2.1 Γενικά γεωγραφικά και γεωμορφολογικά στοιχεία της περιοχής μελέτης Η περιοχή μελέτης της παρούσας εργασίας αποτελεί το μεγαλύτερο τμήμα της λεκάνη της Μεσσαράς. Γεωγραφικά ανήκει στο Διαμέρισμα της Κρήτης και διοικητικά στην Περιφέρεια Κρήτης και πιο συγκεκριμένα στο νομό Ηρακλείου, όπου και τοποθετείται στο νότιο τμήμα του (εικόνα 1). Εικόνα 1 : Γενικός γεωγραφικός χάρτης της Κρήτης (από SRTM επεξεργασμένος από το συγγραφέα). Η λεκάνη της Μεσσαράς συνολικά καλύπτει μια περιοχή με έκταση περίπου 1005 km 2 και βρίσκεται γεωγραφικά μεταξύ 34 ο 55 και 35 ο 15 Βόρεια του Ισημερινού (γεωγραφικό πλάτος) και 24 ο 45 και 25 ο 25 Ανατολικά του Γκρήνουιτς (γεωγραφικό μήκος). Η περιοχή μελέτης οριοθετείται κυρίως από : α) το όρος Ίδη (2456 m) στο βορειοδυτικό τμήμα της β) το όρος Δίκτη (2148 m) στο ανατολικό και βορειοανατολικό τμήμα της γ) τα Αστερούσια όρη (1231 m) στο νότιο τμήμα δ) την περιοχή της Φαιστού στο δυτικό τμήμα όπου και διέρχεται ο ποταμός Γεροπόταμος και ε) το χωριό Δεμάτι στο νοτιοανατολικό τμήμα όπου και διέρχεται ο ποταμός Αναποδιάρης. Όσον αφορά τα πληθυσμιακά στοιχεία, η περιοχή της λεκάνης της Μεσσαράς έχει συνολικά πληθυσμό περίπου κατοίκους. Θεωρείται σχετικά αραιοκατοικημένη όντας μια επαρχιακή αγροτική περιοχή με πληθυσμιακή πυκνότητα περίπου 55 10

11 κατοίκους / km 2. Περιλαμβάνει 11 δήμους οι οποίο συνίστανται από πολύ λίγες μικρές κωμοπόλεις και πολλά χωριά με μικρό πλυθυσμό. Η μεγαλύτερη κωμόπολη είναι οι Μοίρες (εικόνα 2) στο δυτικό όριο της λεκάνης με πληθυσμό περίπου Εικόνα 2 : Γεωγραφικός χάρτης της περιοχής μελέτης. Η λεκάνη της Μεσσαράς συνιστά τη μεγαλύτερη πεδιάδα και την πιο σημαντική αγροτική περιοχή της Κρήτης. Μόλις το 1,1% της λεκάνης αποτελεί αστική περιοχή. Η καλλιεργήσιμη γη καταλαμβάνει περίπου το 65% της λεκάνης (650 km 2 ). Τις κυριότερες χρήσεις γης αποτελούν η καλλιέργεια ελιάς σε ποσοστό 45% και η καλλιέργεια αμπελώνων (10%) (Croke et al., 2000; Bossard et al., Corine Land Cover Map, 2000). Το υπόλοιπο τμήμα της καλλιεργήσιμης γης της λεκάνης χρησιμοποιείται για καλλιέργεια λαχανικών, οπωροκηπευτικών και δημητριακών. Μόλις το 1% της περιοχής μελέτης συνιστά πυκνή δασική έκταση ενώ το 4,5% αποτελεί εκτάσεις πάρα πολύ αραιής βλάστησης και σχεδόν απογυμνωμένου βράχου. Το υπόλοιπο τμήμα της περιοχής μελέτης περιλαμβάνει κυρίως δασώδεις περιοχές ποώδους και θαμνώδους βλάστησης και δευτερευόντως λιβάδια, βοσκότοπους και περιοχές με συνδυασμό φυσικής βλάστησης δάσους και γεωργικής γης. 11

12 Το μέσο υψόμετρο της λεκάνης συνολικά είναι 445 m και η μέση κλίση 23,7%. Η διακύμανση του αναγλύφου είναι αρκετά έντονη με ήπιες έως μηδενικές κλίσεις στο πεδινό τμήμα της λεκάνης (κεντρικό, δυτικό και νοτιοανατολικό), έντονες κλίσεις στα πιο ορεινά τμήματα της λεκάνης της όπως το βορειοδυτικό (όρος Ίδη) και νότιο τμήμα (Αστερούσια όρη) και πολύ έντονες κλίσεις στο ανατολικό τμήμα (όρος Δίκτη) (βλέπε εικόνες 3 και 5). Εικόνα 3 : Γεωγραφικός γεωμορφολογικός χάρης της περιοχής μελέτης (από SRTM επεξεργασμένος από το συγγραφέα). Υψογραφική Καμπύλη 2500 Υψόμετρο (m) % Εικόνα 4: Υψογραφική καμπύλη της περιοχής μελέτης. 12

13 Εικόνα 5 : Υψογραφικός τοπογραφικός χάρτης της περιοχής μελέτης. Από την υψογραφική καμπύλη (εικόνα 4) της λεκάνης προέκυψε ότι το πεδινό τμήμα της λεκάνης (0-300 m υψόμετρο) καλύπτει το 40% της συνολικής έκτασης της, το ημιορεινό ( m) το 50% ενώ το ορεινό τμήμα της λεκάνης (>1000 m) καλύπτει μόλις το 10%. Εικόνα 6 : Υδρογραφικό δίκτυο της περιοχής μελέτης όπου σημειώνονται οι κυριότεροι ποταμοί και παραπόταμοι της. 13

14 Όσον αφορά την υδρογραφία της περιοχής (βλέπε εικόνα 6), όπως προαναφέρθηκε από το πεδινό τμήμα της λεκάνης της Μεσσαράς διέρχονται δυο μεγάλοι ποταμοί, ο Γεροπόταμος (38,4 km) και ο Αναποδιάρης (46 km) που αποστραγγίζουν τις λεκάνες της δυτικής και ανατολικής Μεσσαράς αντίστοιχα. Άλλοι σημαντικοί ποταμοί που διέρχονται και αποστραγγίζουν τμήμα της λεκάνης Μεσσαράς είναι οι δύο παραπόταμοι του Γεροποτάμου, ο Κουτσουλίδης (22,8 km) και ο Ληθαίος (17,1 km) και οι δύο παραπόταμοι του Αναποδιάρη, ο Βαρύτης (22,6 km) και ο Κολοκυθάς (26,8 km). 2.2 Γεωμορφολογικά στοιχεία των επί μέρους λεκανών απορροής Όπως προαναφέρθηκε στην εισαγωγή, στην περιοχή μελέτης υπάρχουν 5 υδρομετρικοί σταθμοί όπου μετράται η επιφανειακή απορροή. Έτσι, στην περιοχή μελέτης δημιουργούνται 5 λεκάνες απορροής, με στοιχεία από τις οποίες κατασκευάζεται και ρυθμίζεται το μοντέλο βροχόπτωσης απορροής. Οι λεκάνες αυτές είναι η λεκάνη του Γεροποτάμου, του Κουτσουλίδη, του Ληθαίου (λεκάνη δυτικής Μεσσαράς), του Αναποδιάρη και της Πλακιώτισσας (λεκάνη ανατολικής Μεσσαράς) (εικόνα 7, πίνακας 1). Οι μεγαλύτερες και κύριες λεκάνες απορροής της περιοχής μελέτης είναι του Γεροποτάμου, του Αναποδιάρη και του Κουτσουλίδη, ενώ η λεκάνη του Ληθαίου αποτελεί υπολεκάνη της λεκάνης του Γεροποτάμου και η λεκάνη της Πλακιώτισσας αποτελεί υπολεκάνη της λεκάνης του Αναποδιάρη. Οι Τρεις Ποταμοί που είναι ο κύριος ποταμός της λεκάνης της Πλακιώτισσας αποτελεί ουσιαστικά τμήμα του ποταμού Αναποδιάρη. Πίνακας 1 : Κύριος ποταμός, τοποθεσία και γεωγραφικές συντεταγμένες του υδρομετρικού σταθμού των 5 λεκανών απορροής. Λεκάνη Απορροής Κύριος Ποταμός Τοποθεσία Υδρομετρικού Σταθμού Γεωγρ. Πλάτος - Γεωγρ. Μήκος Κουτσουλίδη (Δυτ. Μεσσαρά) Κουτσουλίδης Φράγμα Φανερωμένης 35 ο ο 51 Γεροποτάμου (Δυτ. Μεσσαρά) Γεροπόταμος Φαιστός 35 ο ο 47 Ληθαίου (Δυτ. Μεσσαρά) Ληθαίος Άγιοι Δέκα 35 ο ο 57 Αναποδιάρη (Ανατ. Μεσσαρά) Αναποδιάρης Δεμάτι 35 ο ο 17 Πλακιώτισσας (Ανατ. Μεσσαρά) Τρεις Ποταμοί Πλακιώτισσα 35 ο ο 09 14

15 Πίνακας 2 : Έκταση, μέσο υψόμετρο, μήκος μέγιστου μισγάγγειου και μέση κλίση των 5 λεκανών απορροής. Λεκάνη Απορροής Έκταση (km 2 ) Μέσο Υψόμετρο (m) Μήκος Μέγιστου Μισγάγγειου (km) Μέση Κλίση (%) Κουτσουλίδη ,6 41,6 Γεροποτάμου ,9 20,1 Ληθαίου ,8 31,7 Αναποδιάρη ,6 23,1 Πλακιώτισσας ,3 22,9 Τα βασικά γεωμορφολογικά χαρακτηριστικά των 5 λεκανών (κύριος ποταμός, τοποθεσία και γεωγραφικές συντεταγμένες του υδρομετρικού σταθμού, έκταση λεκάνης, μέσο υψόμετρο, μήκος μέγιστου μισγάγγειου και μέση κλίση) παρουσιάζονται στους πίνακες 1 και 2 και στην εικόνα 7. Εικόνα 7 : Οι 5 Λεκάνες απορροής, οι κύριοι ποταμοί των 5 λεκανών και η τοποθεσία των 5 αντίστοιχων υδρομετρικών σταθμών τους. 15

16 3. ΓΕΩΛΟΓΙΑ ΤΗΣ ΠΕΡΙΟΧΗΣ Η γεωλογία της περιοχής και χαρακτηρίζεται από μια αλληλουχία φάσεων διαφορετικής ηλικίας και σχηματισμών που συμμετέχουν στη δομή της περιοχής αλλά και σε ολόκληρη τη γεωλογική δομή της νήσου της Κρήτης. Η ευρύτερη περιοχή της λεκάνης της Μεσσαράς αποτελείται από ένα αυτόχθονο και ένα αλλόχθονο σύστημα πετρωμάτων (σχηματισμοί του αλπικού υποβάθρου). Η στρωματογραφική στήλη ολοκληρώνεται με την παρουσία νεογενών, πλειοπλειστοκαινικών και τεταρτογενών ιζημάτων (ΙΓΜΕ, 1987; Μουντράκης, 1985; Περλέρος, 2004). Το αυτόχθονο σύστημα περιλαμβάνει την ημιμεταμορφωμένη σειρά πλακωδών ασβεστολίθων (Plattenkalk) της ενότητας Κρήτης - Μάνης ηλικίας Μέσου Ιουρασικού Ηωκαίνου. Πρόκειται για ανακρυσταλλωμένους ασβεστολίθους και μάρμαρα τεφρού χρώματος με ενστρώσεις πυριτολίθων που έχουν μεταμορφωθεί σε συνθήκες υψηλής πίεσης χαμηλής θερμοκρασίας. Πάνω στο αυτόχθονο υπέρκειται επωθημένο ένα αλλόχθονο σύστημα πετρωμάτων που αποτελείται από αλλεπάλληλα τεκτονικά καλύμματα επωθημένα το ένα πάνω στο άλλο με την ακόλουθη σειρά από το υποκείμενο προς το υπερκείμενο : Τεκτονικό κάλυμμα φυλλιτών χαλαζιτών. Αποτελείται από φυλλίτες, χαλαζίτες, σερικιτικούς-μαρμαρυγιακούς-ανθρακικούς σχιστολίθους και χαλαζιακούς μεταψαμμίτες. Η σειρά είναι ηλικίας Περμίου Ανωτέρου Τριαδικού και έχει υποστεί πολύ χαμηλού έως χαμηλού βαθμού μεταμόρφωση σε συνθήκες υψηλής πίεσης χαμηλής θερμοκρασίας. Ζώνη Γαβρόβου Τριπόλεως. Οι σχηματισμοί που περιλαμβάνει από τους υποκείμενους προς τους υπερκείμενους είναι οι εξής : - Τεφρόμαυροι παχυστρωματώδεις έως άστρωτοι ημικρυσταλλικοί δολομίτες και μεσοστρωματώδεις τεφρόλευκοι έως τεφρόμαυροι δολομιτικοί ασβεστόλιθοι και ασβεστόλιθοι ηλικίας Ανωτέρου Τριαδικού Ανωτέρου Ιουρασικού. - Ασβεστόλιθοι μαύροι με ρουδιστές ηλικίας Ανωτέρου Κρητιδικού. -Ασβεστόλιθοι τεφρόμαυροι με πλούσια νηριτική πανίδα Παλαιοκαινικής ΜεσοΗωκαινικής ηλικίας. 16

17 - Φλύσχης ψαμμιτοπηλιτικός, ψαμμιτοιλυολιθικός, με εναλλαγές καστανών αργιλικών σχιστολίθων και ψαμμιτών ηλικίας Ανωτέρου Ηωκαίνου Ολιγοκαίνου. Ζώνη Πίνδου. Οι σχηματισμοί που περιλαμβάνει από τους υποκείμενους προς τους υπερκείμενους είναι οι εξής : - Κλαστική σειρά με εναλλαγές μαργών ψαμμιτών και ασβεστιτικές ενστρώσεις ηλικίας Ανωτέρου Τριαδικού. - Ασβεστόλιθοι ροδόχροοι με ιάσπιδες, ραδιολαρίτες, ψαμμίτες και ψαμμιτικοί ασβεστόλιθοι (πρώτος φλύσχης) ηλικίας Ανωτέρου Τριαδικού Κατωτέρου Ιουρασικού. - Πλακώδεις ασβεστόλιθοι λεπτοστρωματώδεις και λατυποπαγείς ηλικίας Ανωτέρου Κρητιδικού Κατωτέρου Ηωκαίνου. - Φλύσχης ψαμμιτοπηλιτικός, ψαμμιτοιλυολιθικός, με ενστρώσεις ασβεστολιθικών τουρβιδιτών και ολισθόλιθους πάσης φύσεως Μεσο-ΑνωΗωκαινικής ηλικίας. Κάλυμμα Εσωτερικών Ελληνίδων. Αποτελεί ένα σύνθετο πολύμεικτο τεκτονικό κάλυμμα με ποικιλία λιθολογικών φάσεων. Τα διάφορα καλύμματα τα οποία είναι επωθημένα το ένα επάνω στο άλλο από το υπερκείμενο προς το υποκείμενο είναι τα εξής : - Οφειολιθικό κάλυμμα με σερπεντινιωμένους περιδοτίτες, γάββρους, διορίτες, δολερίτες και διαβάσες ηλικίας Κατώτατου Ιουρασικού Ανώτατου Κρητιδικού. - Καλυμμα Αστερούσιων με μετα-ιλυολιθικούς, διμαρμαρυγιακούς, χλωριτικούς, επιδοτιτικούς γνευσίους και σχιστολίθους, αμφιβολίτες και μάρμαρα ηλικίας Κατώτατου Ιουρασικού Ανώτατου Κρητιδικού. - Κάλυμμα Βάτου με εναλλαγές τεφρών ιλυολίθων και πάγκους από ψαμμιτικούς ασβεστολίθους και ψαμμίτες ηλικίας Ανωτέρου Ιουρασικού. - Κάλυμμα Άρβης με βασάλτες σε «pillow λάβες» ηλικίας Ανωτέρου Κρητιδικού. Όπως προαναφέρθηκε η στρωματογραφική σειρά ολοκληρώνεται με την παρουσία νεογενών, πλειοπλειστοκαινικών και τεταρτογενών ιζημάτων. Τα νεογενή και πλειοπλειστοκαινικά ιζήματα καταλαμβάνουν το μεγαλύτερο μέρος της περιοχής μελέτης (48%). Πρόκειται για σχηματισμούς διαφόρων φάσεων οι οποίοι είναι κατά σειρά από τον ανώτερο προς τον κατώτερο οι εξής : 17

18 Ποτάμια και λιμναία ερυθρά κροκαλοπαγή, ερυθρές και κίτρινες άμμοι, ιλυόλιθοι και ερυθρές, κίτρινες και τεφρές άργιλοι και λιμναίοι μαργαϊκοί ασβεστόλιθοι Πλειοπλειστοκαινικής ηλικίας (σχηματισμός Αγίας Γαλήνης). Θαλάσσιες αποθέσεις κυρίως λευκών μαργών συχνά ψαμμιτικών, με μικρές εμφανίσεις καστανωπών φυλλωδών μαργών, λευκών μαργαϊκών ασβεστολίθων, καστανών άμμων, κροκαλοπαγών και κλαστικών ασβεστολίθων ηλικίας Κάτω Πλειοκαίνου (σχηματισμός Φοινικιάς). Εναλλαγές ομογενών μαργών, φυλλωδών μαργών και υφαλογενών, κλαστικών, λατυποπαγών ασβεστολίθων στις οποίες παρεμβάλλονται στρώματα γύψου ηλικίας Μεσσηνίου (σχηματισμός Αγίας Βαρβάρας). Ανώμαλες και ακανόνιστες εναλλαγές από θαλάσσια, υφάλμυρα και ποτάμια κροκαλοπαγή, ψαμμίτες, άμμους, ιλυολίθους, τεφροκύανες μάργες, ιλυώδεις αργίλους, λιγνίτες και λιμναίους κλαστικούς υφαλογενείς ασβεστολίθους ηλικίας Τορτονίου (σχηματισμός Αμπελούζου). Λατυποπαγή και λατυποκροκαλοπαγή καλά συγκολλημένα που αποτελούνται από ασβεστολιθικές κροκάλες και λατύπες προνεογενούς προέλευσης ηλικίας Μέσου Ανώτερου Μειοκαίνου (σχηματισμός Ηλία). Καλά στρωμένες σκούρες τεφρές ή πρασινοκύανες θαλάσσιες άργιλοι και ιλυώδεις άργιλοι με παρεμβολές καστανών ψαμμιτών ηλικίας Ανώτερου Σερραβάλλιου (σχηματισμός Σχοινιά). Καλά στρωμένες, ποταμολιμναίες σκούρες τεφρές ή πρασινωπές άργιλοι, ιλυώδεις άργιλοι με κατά θέσεις λιγνίτη ή και ενστρώσεις ασβεστολίθων και καλά διαβαθμισμένοι καστανοί ψαμμίτες ηλικίας Μέσου Μειοκαίνου (σχηματισμός Βιάννου). Τέλος, η στρωματογραφική σειρά ολοκληρώνεται με τα τεταρτογενή ιζήματα που είναι τοποθετημένα πάνω σε όλους τους σχηματισμούς τόσο του αλπικού υποβάθρου όσο και των νεογενών αποθέσεων και αποτελείται από ερυθρά κροκαλοπαγή, άμμους και αργίλους ποταμολιμναίας προέλευσης, αλλουβιακές ποτάμιες αποθέσεις ασύνδετων κροκαλοπαγών, χαλίκων και άμμων, θαλάσσιες και ποτάμιες αναβαθμίδες, λατυποπαγή κλιτύων, κώνους κορημάτων και πλευρικά κορήματα. Τα τεταρτογενή ιζήματα καταλαμβάνουν κι αυτά σημαντική έκταση στην περιοχή μελέτης (19%). 18

19 4. ΥΔΡΟΛΙΘΟΛΟΓΙΚΗ ΤΑΞΙΝΟΜΗΣΗ ΓΕΩΛΟΓΙΚΩΝ ΣΧΗΜΑΤΙΣΜΩΝ Οι γεωλογικοί σχηματισμοί που συναντώνται στη λεκάνη της Μεσσαράς ταξινομήθηκαν με βάση την υδρολιθολογική τους συμπεριφορά και διαχωρίστηκαν στις εξής κατηγορίες (Περλέρος, 2004). Καρστικοί σχηματισμοί Υψηλής έως μέτριας υδροπερατότητας (Κ1) Ασβεστόλιθοι, δολομίτες, κρυσταλλικοί ασβεστόλιθοι, μάρμαρα υψηλής έως μέτριας υδροπερατότητας. Περιλαμβάνονται οι έντονα καρστικοποιημένοι ανθρακικοί σχηματισμοί της ζώνης της Τρίπολης. Στους σχηματισμούς αυτούς αναπτύσσονται υψηλού δυναμικού υπόγειες υδροφορίες που εκφορτίζονται μέσω μεγάλων καρστικών πηγών. Μέτριας έως μικρής υδροπερατότητας (Κ2) Περιλαμβάνονται οι ασβεστόλιθοι της ζώνης της Πίνδου, οι κρυσταλλικοί πλακώδεις ασβεστόλιθοι Ιουρασικής Ηωκαινικής ηλικίας (Plattenkalk) της Ιονίου ζώνης και οι μικρότερες ανθρακικές εμφανίσεις των καλυμμάτων των εσωτερικών ζωνών. Η κυκλοφορία του νερού στους σχηματισμούς αυτούς ελέγχεται από τις παρεμβολές πυριτολίθων, κερατολίθων και αργιλικών σχιστολίθων. Στους σχηματισμούς αυτούς αναπτύσσονται μέσου έως μικρού δυναμικού υπόγειες υδροφορίες. Εξαιτίας του έντονου τεκτονισμού τους στις περιπτώσεις εκείνες που παρουσιάζουν και σημαντική επιφανειακή ανάπτυξη συμμετέχουν στην τροφοδοσία σημαντικών καρστικών πηγών. Μέτριας έως υψηλής υδροπερατότητας (Κ3) Περιλαμβάνονται τα μειοκαινικά ασβεστολιθικά λατυποκροκαλοπαγή όπως του σχηματισμού Ηλία. Παρουσιάζουν τόσο πρωτογενές όσο και δευτερογενές πορώδες και φιλοξενούν σημαντικές υδροφορίες που εκφορτίζονται μέσω αξιόλογων πηγών. Κοκκώδεις σχηματισμοί Κοκκώδεις προσχωματικές κυρίως αποθέσεις κυμαινόμενης υδροπερατότητας (Π1) Στην κατηγορία αυτή ανήκουν οι αλλουβιακές αποθέσεις, οι ποτάμιες και θαλάσσιες αναβαθμίδες, τα κροκαλοπαγή ποτάμιας προέλευσης, τα πλευρικά κορήματα και οι 19

20 κώνοι κορημάτων όταν έχουν σημαντική εξάπλωση. Αναπτύσσονται, κατά θέσεις, αξιόλογες φρεάτιες υδροφορίες. Μειοκαινικές και πλειοκαινικές αποθέσεις μέτριας έως μικτής υδροπερατότητας (Π2) Στην κατηγορία αυτή περιλαμβάνονται τα κροκαλοπαγή και οι μαργαικοί ασβεστόλιθοι (συνήθως κλαστικοί και υφαλογενείς) των νεογενών σχηματισμών που φιλοξενούν επιμέρους υπόγειες υδροφορίες μέσου έως μικρού δυναμικού. Κοκκώδεις μη προσχωματικές αποθέσεις μικρής έως πολύ μικρής υδροπερατότητας (Π3) Στην κατηγορία αυτή ανήκουν οι πλειοκαινικές και μειοκαινικές μάργες, καθώς και ο αδιαίρετος σχηματισμός του νεογενούς (εναλλαγές κυρίως μαργών, ιλυωδών αργίλων και ψαμμιτών). Τοπικά στο αδιαίρετο σχηματισμό των νεογενών αναμένεται η ανάπτυξη ασθενών υδροφοριών μέσα σε παρεμβολές κροκαλοπαγών ή μαργαικών ασβεστολίθων. Κατά θέσεις στις νεογενείς αποθέσεις αναπτύσσονται στρώματα γύψου που παρουσιάζουν έντονη υδροφορία εντόνως υποβαθμισμένη εξαιτίας των θειϊκών ιόντων. Αδιαπέρατοι ρωγμώδεις σχηματισμοί Πρακτικά αδιαπέρατοι σχηματισμοί μικρής έως πολύ μικρής υδροπερατότητας (Α1) Περιλαμβάνονται οι σχηματισμοί του φλύσχη και τα ελαφρώς μεταμορφωμένα αργιλικά ιζήματα των διαφόρων ζωνών. Τέτοιοι σχηματισμοί είναι ο φλύσχης των ζωνών Πίνδου και Τρίπολης, το σύστημα φυλλιτών χαλαζιτών, η Περμοτριαδική κλαστική σειρά της ζώνης της Τρίπολης και οι εναλλαγές ιλυολίθων ψαμμιτών του καλύμματος του Βάτου. Κατά θέσεις εντός των στρωμάτων του φλύσχη είτε στις επιφάνειες σχιστότητας είτε στις ενστρώσεις ή πάγκους ψαμμιτών αναπτύσσονται τοπικού χαρακτήρα υδροφορίες μικρού έως μέσου δυναμικού. Πρακτικά αδιαπέρατοι ή εκλεκτικής κυκλοφορίας σχηματισμοί μικρής έως πολύ μικρής υδροπερατότητας (Α2) Στην κατηγορία αυτή συμμετέχουν τα μεταμορφωμένα και πυριγενή πετρώματα των διαφόρων ζωνών και καλυμμάτων (μαρμαρυγιακοί γνεύσιοι σχιστόλιθοι και οφειόλιθοι). Κατά θέσεις στους σχηματισμούς αυτούς, τόσο εξαιτίας του έντονου 20

21 κερματισμού τους όσο και εξαιτίας της πετρολογικής σύνθεσής τους (π.χ. εναλλαγές χαλαζιτών, μαρμάρων) αναπτύσσονται επιμέρους, τοπικού χαρακτήρα, υδροφορίες. Γύψοι Στο σχηματισμό των γύψων αναπτύσσεται υψηλού δυναμικού υπόγεια υδροφορία εξαιτίας της διάλυσης τους ( ψευδοκάρστ ) έντονα όμως υποβαθμισμένη λόγω της υψηλής περιεκτικότητας τους σε θειϊκά ιόντα. Στο σύνολο της περιοχής μελέτης οι καρστικοί σχηματισμοί καταλαμβάνουν το 15% της συνολικής έκτασης της λεκάνης, οι κοκκώδεις υδροπερατοί σχηματισμοί το 66,6% και οι αδιαπέρατοι ρωγμώδεις σχηματισμοί το 17,8%. Μικρό τέλος ποσοστό καταλαμβάνουν οι γύψοι (0,6%). Οι συντελεστές κατείσδυσης και το ποσοστό της έκτασης που καταλαμβάνουν οι παραπάνω υδρολιθολογικοί σχηματισμοί στην περιοχή μελέτης (Περλέρος, 2004) παρουσιάζονται στον πίνακα 3. Πίνακας 3 : Συντελεστές κατείσδυσης και ποσοστό % της καταλαμβανόμενης έκτασης. ΛΙΘΟΛΟΓΙΚΗ ΚΑΤΑΤΑΞΗ ΕΚΤΑΣΗ (%) ΚΑΤΕΙΣΔΥΣΗ ΚΑΡΣΤΙΚΟΙ ΣΧΗΜΑΤΙΣΜΟΙ Καρστικοί σχηματισμοί υψηλής έως μέτριας υδροπερατότητας (Κ1) 7,96 50% - 55% Καρστικοί σχηματισμοί μέτριας έως μικρής υδροπερατότητας (Κ2) 6,99 40% - 45% Μειοκαινικά ασβεστολιθικά λατυποκροκαλοπαγή μέτριας έως υψηλής υδροπερατότητας (Κ3) 0,01 55% ΚΟΚΚΩΔΕΙΣ ΣΧΗΜΑΤΙΣΜΟΙ Κοκκώδεις προσχωματικές κυρίως αποθέσεις κυμαινόμενης υδροπερατότητας (Π1) Μειοκαινικές και πλειοκαινικές αποθέσεις μέτριας έως μικρής υδροπερατότητας (Π2) Κοκκώδεις μη προσχωματικές αποθέσεις μικρής έως πολύ μικρής υδροπερατότητας (Π3) ΑΔΙΑΠΕΡΑΤΟΙ ΣΧΗΜΑΤΙΣΜΟΙ Πρακτικά αδιαπέρατοι σχηματισμοί μικρής έως πολύ μικρής υδροπερατότητας (Α1) Πρακτικά αδιαπέρατοι ή εκλεκτικής κυκλοφορίας σχηματισμοί μικρής έως πολύ μικρής υδροπερατότητας (Α2) 25,24 20% 1,65 25% 34,12 10% 16,86 5% 1,22 5% - 8% Γύψοι 5,95 50% - 55% 21

22 Κατόπιν, πραγματοποιήθηκε η ταξινόμηση των γεωλογικών σχηματισμών σε έξι υδρογεωλογικές ενότητες ανάλογα με τη μέγιστη αποθηκευτική ικανότητα του εδάφους στην οποία αντιστοιχεί η καθεμία. Οι έξι αυτές ενότητες και οι γεωλογικοί σχηματισμοί που περιλαμβάνονται σε καθεμία είναι οι εξής (εικόνα 8) : 1 η Υδρογεωλογική Ενότητα (HU1) : Τεταρτογενή και πλειοπλειστοκαινικά ιζήματα (CS 1 ) 2 η Υδρογεωλογική Ενότητα (HU2) : Νεογενείς αποθέσεις (CS 2 ) 3 η Υδρογεωλογική Ενότητα (HU3) : Σχηματισμοί τύπου φλύσχη (CS 3 ) 4 η Υδρογεωλογική Ενότητα (HU4) : Γνεύσιος και σχιστόλιθοι (CS 4 ) 5 η Υδρογεωλογική Ενότητα (HU5) : Οφειόλιθοι (CS 5 ) 6 η Υδρογεωλογική Ενότητα (HU6) : Ασβεστόλιθοι καρστικοί σχηματισμοί (CS 6 ) Στον παρακάτω πίνακα 4 παρουσιάζεται το ποσοστό της επιφάνειας που καταλαμβάνει η κάθε μία από τις έξι υδρογεωλογικές ενότητες στη κάθε λεκάνη απορροής. Εικόνα 8 : Υδρογεωλογικές ενότητες της περιοχής μελέτης 22

23 Πίνακας 4 : Ποσοστό (%) της επιφάνειας που καταλαμβάνουν οι έξι υδρογεωλογικές ενότητες σε κάθε λεκάνη. Λεκάνη Τεταρτογενή Νεογενείς Σχηματισμοί Γνεύσιοι - Ιζήματα Αποθέσεις του Φλύσχη Σχιστόλιθοι Οφειόλιθοι Καρστικά - Ασβεστόλιθοι Κουτσουλίδη Γεροποτάμου Ληθαίου Αναποδιάρη Πλακιώτισσας

24 5. ΥΔΡΟΜΕΤΕΩΡΟΛΟΓΙΑ ΚΛΙΜΑΤΟΛΟΓΙΑ 5.1 Βροχόπτωση Για τη μελέτη της χωρικής κατανομής της βροχόπτωσης πραγματοποιήθηκε εφαρμογή πολλαπλής γραμμικής παλινδρόμησης ανάμεσα στο μέσο ετήσιο ύψος βροχόπτωσης (εξαρτημένη μεταβλητή) και των γεωγραφικών συντεταγμένων : γεωγραφικό πλάτος, γεωγραφικό μήκος και υψόμετρο (ανεξάρτητες μεταβλητές). Το γραμμικό μοντέλο πολλαπλής παλινδρόμησης ανάμεσα στο μέσο ετήσιο ύψος βροχόπτωσης και της γεωγραφικές παραμέτρους κάθε σταθμού περιγράφεται από την παρακάτω εξίσωση (Βουδούρης, 1999; Naoum and Tsanis, 2004) : P = b 1 φ + b 2 λ + b 3 h + b 0 (1) Όπου P : βροχόπτωση (mm) φ : γεωγραφικό πλάτος (μοίρες) λ : γεωγραφικό μήκος (μοίρες) h : υψόμετρο από την επιφάνεια της θάλασσας (m) b 0, b 1, b 2, b 3 : παράμετροι της εξίσωσης Το b 0 είναι σταθερά, το b 1 εκφράζει το ρυθμό μεταβολής της βροχόπτωσης για κάθε μοίρα μετατόπισης προς Βόρεια (γεωγραφικό πλάτος), το b 2 εκφράζει το ρυθμό μεταβολής της βροχόπτωσης για κάθε μοίρα μετατόπισης προς Ανατολικά (γεωγραφικό μήκος) και το b 3 εκφράζει το ρυθμό μεταβολής της βροχόπτωσης για κάθε μέτρο αύξησης του υψομέτρου. Στην παρούσα εργασία για την εφαρμογή του γραμμικού μοντέλου πολλαπλής παλινδρόμησης ανάμεσα στο μέσο ετήσιο ύψος βροχόπτωσης και τις γεωγραφικές παραμέτρους χρησιμοποιήθηκαν δεδομένα για τη χρονική περίοδο από 23 μετεωρολογικούς σταθμούς στην ευρύτερη περιοχή της λεκάνης της Μεσσαράς (εικόνα 9). Να σημειωθεί ότι έχει πραγματοποιηθεί έλεγχος ομογένειας στους σταθμούς (Voudouris et.al., 2006). Οι γεωγραφικές παράμετροι και το μέσο ετήσιο ύψος βροχόπτωσης των 23 μετεωρολογικών σταθμών παρουσιάζονται στον πίνακα 5. Το γεωγραφικό πλάτος των σταθμών κυμαίνεται από 34,96 ο έως 35,14 ο, το γεωγραφικό μήκος από 24,76 ο έως 25,49 ο, το υψόμετρο από 7 έως 850 m και το μέσο ετήσιο ύψος βροχής από 406 έως 1183 mm. 24

25 Πίνακας 5 : Γεωγραφικές συντεταγμένες, υψόμετρο και μέσο ετήσιο ύψος βροχόπτωσης για τους 23 μετεωρολογικούς σταθμούς της περιοχής της λεκάνης της Μεσσαράς. Γεωγραφικό Γεωγραφικό Υψόμετρο Μέσο ετήσιο ύψος Χρονική Α/α Σταθμοί Πλάτος φ ( ο ) Μήκος λ ( ο ) h (m) βροχόπτωσης P (mm) Περίοδος 1 Αγία Βαρβάρα 35,133 25, , Βαγιωνιά 35,017 25, , Βορίζια 35,150 24, , Γέργερη 35,133 24, , Ζαρός 35,133 24, , Λαγολιό 35,100 24, , Μορόνι 35,100 24, , Πόμπια 35,017 24, , Ασήμι 35,050 25, , Τυμπάκι 35,000 24, , Καπετανιανά 34,967 25, , Άγιος Κύριλλος 34,967 24, , Πραιτώρια 35,033 25, , Μεταξοχώρι 35,133 25, , Τεφέλι 35,100 25, , Πάρτηρα 35,117 25, , Καλύβια 35,067 25, , Κάσσανοι 35,100 25, , Δεμάτι 35,033 25, , Αχεντριάς 35,000 25, , Καψάλοι 35,000 25, , Αρμαχά 35,167 25, , Άγιος Γεώργιος 35,167 25, , Εικόνα 9 : Απεικόνιση των μετεωρολογικών σταθμών της περιοχής μελέτης. 25

26 Στον πίνακα 6 παρουσιάζονται τα αποτελέσματα από την εφαρμογή του μοντέλου, η οποία πραγματοποιήθηκε με το στατιστικό πακέτο SPSS. Α) Πίνακας 6 : Αποτελέσματα της εφαρμογής του γραμμικού μοντέλου πολλαπλής παλινδρόμησης μεταξύ του μέσου ετήσιου ύψους βροχόπτωσης και των γεωγραφικών παραγόντων (φ, λ, h). Model Summary Model R R Square Adjusted R Square Std. Error of the Estimate 1 0,904 a 0,817 0,788 90,8093 a. Predictors: (Constant), φ, λ, h Β) ANOVA b Model Sum of Squares df Mean Square F Sig. 1 Regression , ,701 28,301 0,000 a Residual , ,333 Total , a. Predictors: (Constant), φ, λ, h b. Dependent Variable: P Γ) Coefficients a Unstandardized Coefficients Standardized Coefficients Model B Std. Error Beta t Sig. 1 (Constant) , ,007-4,926,000 h,498,092,569 5,434,000 λ -205,985 96,115 -,215-2,143,045 φ 1734, ,427,566 5,447,000 a. Dependent Variable: P Έτσι το μοντέλο της εξίσωσης γράφεται : P = 1734 φ 206 λ + 0,5 h (2) 26

27 Ο συντελεστής πολλαπλής συσχέτισης R (coefficient of multiple correlation) ανέρχεται σε 0,904 και το τυπικό σφάλμα (standard error of the estimate) σε 90,8. Ο συντελεστής προσδιορισμού R 2 (R-square) είναι 0,817 που υποδηλώνει ότι το μοντέλο εξηγεί το 81,7% της διασποράς (Μπόρα-Σέντα και Μωυσιάδης, 1997) και ο διορθωμένος συντελεστής προσδιορισμού R 2 (adjusted R-square) είναι 0,788 (Πίνακας 6Α). Ο λόγος F είναι μεγαλύτερος (28,301) από την κρίσιμη F 3, 19, (στήλη df) που υπολογίζεται από πίνακες οπότε το μοντέλο μπορεί να θεωρηθεί κατάλληλο για την πρόβλεψη της βροχόπτωσης. Η στάθμη σημαντικότητας που δίνεται με την τιμή F (Sig. = 0,000) σημαίνει ότι ο λόγος F είναι σημαντικός με πιθανότητα σφάλματος μικρότερη του 0,0005 (Πίνακας 6Β). Στον πίνακα 5Γ η στήλη Sig. δίνει το επίπεδο σημαντικότητας για κάθε γεωγραφική παράμετρο ανεξάρτητη μεταβλητή του μοντέλου. Όσο μικρότερο είναι το επίπεδο σημαντικότητας (<0,05) τόσο πιο σημαντική είναι η παρουσία των ανεξάρτητων μεταβλητών στην πρόβλεψη της εξαρτημένης μεταβλητής. Στο μοντέλο αυτό όλες οι γεωγραφικές παράμετροι συμβάλουν σημαντικά στην πρόβλεψη του ύψους βροχόπτωσης. Παρατηρείται όμως, ότι το γεωγραφικό πλάτος και το υψόμετρο παίζουν το σημαντικότερο ρόλο. Από την εξίσωση προκύπτει μια ελάττωση του ύψους βροχής κατά 206 mm ανά 1 ο μετακίνηση προς Ανατολικά. Με δεδομένο ότι 1 ο αντιστοιχεί σε 88,5 km, προκύπτει μια ελάττωση του ύψους βροχόπτωσης κατά 2,33 mm/km μετατόπισης προς Ανατολικά. Επίσης προκύπτει μια αύξηση κατά 1734 mm ανά 1 ο μετακίνηση προς Βόρεια. Με δεδομένο ότι 1 ο αντιστοιχεί σε 111 km, προκύπτει μια αύξηση του ύψους βροχόπτωσης κατά 15,62 mm/km μετακίνησης προς Βόρεια. Τέλος προκύπτει σημαντική αύξηση του ύψους βροχόπτωσης κατά 50 mm για κάθε αύξηση του υψομέτρου κατά 100 m. Για την κατασκευή του χάρτη της χωρικής κατανομής του μέσου υπερετήσιου βροχομετρικού ύψους στην περιοχή μελέτης εφαρμόστηκε η τεχνική «Interpolation» με τη μέθοδο «Triangulation with Smoothing» των λογισμικών MapInfo και Vertical Mapper. Για να επιτευχθεί αυτό, η περιοχή μελέτης χωρίστηκε σε πάνω από 80 σχεδόν ομοιόμορφα κελιά. Για κάθε κελί ξεχωριστά υπολογίστηκε το μέσο γεωγραφικό πλάτος, το μέσο γεωγραφικό μήκος και το μέσο υψόμετρο και κατόπιν από την εξίσωση 2 το μέσο υπερετήσιο ύψος βροχόπτωσης το οποίο εκφράστηκε υπό μορφή σημείου στο κέντρο του κάθε κελιού. Έτσι, δημιουργήθηκε ένας θεματικός 27

28 χάρτης με αντιπροσωπευτικά σημεία του μέσου υπερετήσιου ύψους βροχόπτωσης με σκοπό στο τέλος να κατασκευαστεί ο θεματικός χάρτης κατανομής του ετήσιου βροχομετρικού ύψους. (εικόνα 10). Η εφαρμογή της πολλαπλής γραμμικής παλινδρόμησης σε συνδυασμό με τη χρήση των Γεωγραφικών Συστημάτων πληροφοριών (GIS) παρέχει ελαστικότητα και ακρίβεια στον υπολογισμό και της περιοχικής και της σημειακής βροχόπτωσης σε διάφορες κλίμακες με την ελάχιστη δυνατή μεσολάβηση του χρήστη (Naoum and Tsanis, 2004). Εικόνα 10 : Χάρτης κατανομής του μέσου ετήσιου ύψους βροχόπτωσης στην περιοχή μελέτης. Το μέσο ετήσιο ύψος κατακρημνισμάτων που δέχεται η περιοχή είναι 700 mm. Όπως προκύπτει από το χάρτη κατανομής του μέσου υπερετήσιου ύψους βροχόπτωσης (εικόνα 10), η χωρική κατανομή της βροχόπτωσης στην περιοχή μελέτης είναι πολύ ετερογενής. Οι περιοχές που δέχονται το μεγαλύτερο ύψος βροχής με πάνω από 1000 mm ετησίως είναι η περιοχή του ορεινού όγκου της Ίδη στο βορειοδυτικό τμήμα της λεκάνης (έως και 1700 mm) και η περιοχή του ορεινού όγκου της Δίκτη στο βορειοανατολικό και ανατολικό τμήμα της λεκάνης (έως και 28

29 1500 mm). Το πεδινό τμήμα της λεκάνης δέχεται περίπου 500 έως 600 mm ύψους βροχής ετησίως. Πίνακας 7 : Ετήσιο ύψος βροχόπτωσης (σε mm) των 5 λεκανών απορροής της περιοχής μελέτης. Λεκάνες Απορροής Ετήσιο ύψος βροχόπτωσης (mm) Κουτσουλίδη 945 Γεροποτάμου 622 Ληθαίου 824 Αναποδιάρη 717 Πλακιώτισσας 760 Από το χάρτη κατανομής του ετήσιου βροχομετρικού ύψους ο οποίος ισχύει για όλη την περιοχή μελέτης (λεκάνη Μεσσαράς) υπολογίστηκε και το μέσο ετήσιο ύψος βροχόπτωσης των 5 λεκανών απορροής της περιοχής μελέτης, αθροίζοντας τους όγκους βροχής που δέχεται το τμήμα ανάμεσα σε δύο ισοϋέτιες και διαιρώντας το με το συνολικό εμβαδό της επιφάνειας της κάθε λεκάνης (Linsley et. al., 1975). Ο όγκος βροχής ανάμεσα σε δύο ισοϋέτιες υπολογίζεται πολλαπλασιάζοντας το μέσο ύψος βροχής (μέση τιμή των δύο ισοϋέτιων) με το εμβαδό της επιφάνειας που περιλαμβάνεται ανάμεσά τους. Τα αποτελέσματα παρουσιάζονται στον πίνακα 7. Η λεκάνη με το χαμηλότερο μέσο ετήσιο ύψος βροχής είναι αυτή του Γεροποτάμου (622 mm) η οποία έχει το χαμηλότερο μέσο υψόμετρο, ενώ η λεκάνη με το μεγαλύτερο μέσο ετήσιο ύψος βροχής είναι αυτή του Κουτσουλίδη (945 mm), η οποία έχει το μεγαλύτερο γεωγραφικό πλάτος και μέσο υψόμετρο, αλλά ταυτόχρονα και το μικρότερο γεωγραφικό μήκος. Η χρονική κατανομή της βροχόπτωσης κατά τη διάρκεια του υδρολογικού έτους είναι επίσης πολύ ετερογενής. Παρατηρείται έντονη εποχική διακύμανση του ύψους των κατακρημνισμάτων, χαρακτηριστικό του εύκρατου μεσογειακού κλίματος στο οποίο απαντά η περιοχή μελέτης, όπως και όλη η Κρήτη. Το 93% με 96% του συνολικού ύψους των ετήσιων κατακρημνισμάτων πέφτει κατά τη χειμερινή περίοδο από το μήνα Οκτώβριο έως τον Απρίλιο ενώ η θερινή περίοδος που διαρκεί από το Μάιο έως το Σεπτέμβριο είναι ιδιαίτερη ξηρή (εικόνα 11). 29

30 Ύψος κατακρημνισμάτων (mm) Ι Φ Μ Α Μ Ι Ι Α Σ Ο Ν Δ Πόμπια Βορίζια Καψάλοι Άγιος Γεώργιος Εικόνα 11 : Μέσο μηνιαίο ύψος κατακρημνισμάτων σε 4 σταθμούς, έναν πεδινό (Πόμπια) και έναν ορεινό (Βορίζια) της δυτικής Μεσσαράς και έναν παράκτιο (Καψάλοι) και ένα ορεινό (Άγιος Γεώργιος) της ανατολικής αντίστοιχα. Ετήσιο ύψος βροχόπτωσης (mm) Αγία Βαρβάρα Βαγιωνιά Δεμάτι Αρμαχά Καπετανιανά Εικόνα 12 : Διακύμανση του ετήσιου ύψους βροχόπτωσης σε τρεις σταθμούς της δυτικής Μεσσαράς με διαφορετικά υψόμετρα h (Βαγιωνιά με h = 190 m, Αγία Βαρβάρα με h = 570 m και Καπετανιανά με h = 800 m) και δύο της ανατολικής, έναν πεδινό (Δεμάτι σε h = 210 m) και έναν ημιορεινό (Αρμαχά σε h = 450 m). Σε όλους τους σταθμούς γίνεται αντιληπτή και η διαχρονική πτωτική τάση του ετήσιου βροχομετρικού ύψους. 30

31 Τέλος, για τη χρονική περίοδο παρατηρείται στην περιοχή μελέτης μια πτωτική τάση στο ετήσιο ύψος βροχόπτωσης περίπου της τάξης του 14%. Η πιο έντονη πτωτική τάση παρατηρείται στο νότιο τμήμα της λεκάνης στις παρυφές των Αστερούσιων, στο κεντρικό πεδινό τμήμα και στο νοτιοανατολικό τμήμα της περιοχής μελέτης. Αντίθετα, στο βόρειο τμήμα της λεκάνης του Γεροποτάμου και στο βορειοδυτικό τμήμα της λεκάνης του Αναποδιάρη παρατηρείται μια ελαφρά αυξητική τάση. Η πτωτική αυτή τάση παρατηρείται μέχρι τα μέσα τις δεκαετίας του 90 ενώ από τα μέσα τις δεκαετίας του 90 έως και τις αρχές της τρέχουσας δεκαετίας (περίπου ) παρουσιάζεται μια ελαφρώς αυξητική τάση (εικόνα 12). 5.2 Θερμοκρασία Η χωρική κατανομή της θερμοκρασίας στην ευρύτερη περιοχή μελέτης είναι ετερογενής και επηρεάζεται σημαντικά από το υψόμετρο και την απόσταση από τη θάλασσα. Γενικά η θερμοκρασία στην ευρύτερη περιοχή μειώνεται με την αύξηση του υψομέτρου αλλά και με την αύξηση της απόστασης από τη θάλασσα. Οι υψηλότερες θερμοκρασίες παρατηρούνται στις παράκτιες περιοχές με σχεδόν μηδαμινό υψόμετρο (19-19,5 ο C), όπως φαίνεται από χαρακτηριστικούς σταθμούς Τυμπακίου (h = 7 m) στο δυτικό και των Καψάλων (h = 10 m) στο νοτιοανατολικό τμήμα της ευρύτερης περιοχής (εικόνα 13). Οι χαμηλότερες θερμοκρασίες παρατηρούνται στις ορεινές περιοχές με υψόμετρο άνω των 1000 m (<12,5 ο C) ενώ στις ημιορεινές-ορεινές περιοχές η θερμοκρασία κυμαίνεται από 13 έως 15 ο C (χαρακτηριστικός σταθμός Αγίου Γεωργίου με υψόμετρο h = 850 m) (εικόνα 13). Σχετικά χαμηλή είναι η θερμοκρασία στο κεντρικό ενδοηπειρωτικό πεδινό τμήμα της λεκάνης όπως φαίνεται από το χαρακτηριστικό σταθμό της Πραιτώριας (h = 225 m) (εικόνα 14). Η μέση θερμοκρασία της περιοχής μελέτης είναι περίπου 16 ο C με το δυτικό τμήμα της λεκάνης να είναι αρκετά πιο θερμό από το ανατολικό με χαρακτηριστική τη σύγκριση ανάμεσα στους σταθμούς Γέργερης (h = 450 m) και Πόμπιας (h = 150 m) στο δυτικό και Πραιτώριας (h = 225 m) και Καστελίου (h = 350 m) στο ανατολικό τμήμα της ευρύτερης περιοχής (εικόνα 14). Η ελάχιστη τιμή της θερμοκρασίας παρατηρείται τους μήνες Ιανουάριο και Φεβρουάριο όπου κυμαίνεται από 11,5 έως 13 ο C στις θερμότερες και 5 έως 9 ο C στις ψυχρότερες περιοχές (πίνακας 9). Οι μέγιστες θερμοκρασίες καταγράφονται τους 31

32 μήνες Ιούλιο και Αύγουστο όπου κυμαίνεται από 20 έως 23,5 ο C στις ψυχρότερες και από 27 έως 28 ο C στις θερμότερες περιοχές. Όπως καταγράφεται στους σταθμούς, οι θερμοκρασίες τον Οκτώβριο και γενικά το φθινόπωρο είναι υψηλότερες από ότι είναι τον Απρίλιο και γενικά την άνοιξη. Θερμοκρασία (οc) Ι Φ Μ Α Μ Ι Ι Α Σ Ο Ν Δ Τυμπάκι Καψάλοι Άγιος Γεώργιος Εικόνα 13 : Μέσες μηνιαίες θερμοκρασίες στους δύο παράκτιους και χαμηλού υψομέτρου χαρακτηριστικούς σταθμούς του Τυμπακίου και των Καψάλων και τον ορεινό χαρακτηριστικό σταθμό του Αγίου Γεωργίου. Θερμοκρασία (οc) Ι Φ Μ Α Μ Ι Ι Α Σ Ο Ν Δ Πομπιά Γέργερη Πραιτώρια Καστέλι Εικόνα 14 : Μέσες μηνιαίες θερμοκρασίες σε δύο χαρακτηριστικούς σταθμούς της δυτικής Μεσσαράς (Γέργερη, Πόμπια) και δύο του ανατολικού τμήματος της ευρύτερης περιοχής (Πραιτώρια, Καστέλι). 32

33 5.3 Εξατμισοδιαπνοή Υδρολογικό ισοζύγιο Το υδρολογικό ισοζύγιο μιας λεκάνης εκφράζεται από την εξίσωση (Birkle et.al., 1998) : P = E + Q surf + I + Q out Q in ± ΔS (3) Όπου : P = η βροχόπτωση, Ε = η πραγματική εξατμισοδιαπνοή, Q surf = η επιφανειακή απορροή, Ι = η κατείσδυση, Q out = οι υπόγειες εκροές, Q in = οι υπόγειες εισροές και ΔS = η μεταβολή των αποθεμάτων του υπογείου νερού. Θεωρώντας ότι τη μεταβολή των αποθεμάτων και τις υπόγειες εισροές και εκροές αμελητέες η εξίσωση 3 γίνεται ως εξής : P = E + Q surf + I (4) Το υδρολογικό ισοζύγιο συνολικά στη λεκάνης της Μεσσαράς υπολογίστηκε με διάφορους τρόπους και μεθόδους είτε χρησιμοποιώντας τις μετρήσεις πεδίου της επιφανειακής απορροής στους υδρομετρικούς σταθμούς, είτε υπολογίζοντας την πραγματική εξατμισοδιαπνοή χρησιμοποιώντας εμπειρικούς τύπους και μεθόδους. Έτσι, δημιουργήθηκαν 3 σενάρια υπολογισμού του υδρολογικού ισοζυγίου τα οποία παρατίθενται παρακάτω. Τα σταθερά δεδομένα είναι ο όγκος βροχής που πέφτει στη λεκάνη (P = 704, m 3 ή I = 700,6 mm) και ο όγκος του νερού που κατεισδύει (I = 128, m 3 ή 128,1 mm. Ο μέσος συντελεστής κατείσδυσης της λεκάνης ανέρχεται σε 18,3 %. Στο πρώτο σενάριο χρησιμοποιήθηκαν ως δεδομένο οι μετρήσεις της επιφανειακής απορροής στους 3 υδρομετρικούς σταθμούς των 3 κύριων λεκανών (Γεροποτάμου, Αναποδιάρη, Κουτσουλίδη) και ως ζητούμενο η πραγματική εξατμισοδιαπνοή. Ο όγκος νερού που απορρέει επιφανειακά στη λεκάνη συνολικά είναι Q επ = 18, m 3 (8,2 %). Επομένως ο μέσος συντελεστής εξατμισοδιαπνοής της λεκάνης ανέρχεται σε 73,5 %. Το υδρολογικό ισοζύγιο εκφράζεται αναλυτικά στον πίνακα 8. Πίνακας 8 : Αποτελέσματα του υπολογισμού του υδρολογικού ισοζυγίου χρησιμοποιώντας τις μετρήσεις της επιφανειακής απορροής. P E I Q s όγκος σε 10 6 m 3 704,1 517,6 128,8 57,7 ύψος σε mm 700,6 515,0 128,1 57,5 ποσοστό % ,5 18,3 8,2 33

34 Στα άλλα δύο σενάρια χρησιμοποιήθηκαν ως δεδομένα η μέση μηνιαία θερμοκρασία και η μέση μηνιαία βροχόπτωση από 7 μετεωρολογικούς σταθμούς (πίνακες 9 και 10). Κατόπιν υπολογίστηκε ο συντελεστής εξατμισοδιαπνοής σε κάθε σταθμό με τη μέθοδο Thornthwaite Mather (1955) χρησιμοποιώντας μέγιστη αποθηκευτική ικανότητα του εδάφους 100 mm στο δεύτερο σενάριο και με τον τύπο του Turc (1951) για το τρίτο σενάριο (πίνακες 11, 12 και 13). Έπειτα, και για τα δύο σενάρια συσχετίστηκε ο συντελεστής πραγματικής εξατμισοδιαπνοής με το υψόμετρο κάθε σταθμού με ένα εκθετικό μοντέλο (εικόνες 17 και 18), υπολογίστηκε ο μέσος συντελεστής εξατμισοδιαπνοής της λεκάνης ανάλογα με το μέσο υψόμετρο της λεκάνης (445 m) και τέλος υπολογίστηκε ο μέσος όγκος νερού που εξατμίζεται. Προτιμήθηκε η εφαρμογή εκθετικού μοντέλου αντί γραμμικού επειδή το εκθετικό μοντέλο παρουσιάζει κατά πολύ υψηλότερο συντελεστή συσχέτισης. Ο συντελεστής εξατμισοδιαπνοής, όπως είναι αναμενόμενο, μειώνεται με την αύξηση του υψομέτρου (εικόνες 17 και 18). Πίνακας 9 : Μέσες μηνιαίες θερμοκρασίες στους 7 μετεωρολογικούς σταθμούς. Σταθμός Ι Φ Μ Α Μ Ι Ι Α Σ Ο Ν Δ Ετήσιο Χρονική Περίοδος Τυμπάκι 11,7 11,5 13,3 16,3 20,6 24,7 27,6 27,4 24,2 20,3 16,1 13,0 18, Πόμπια 9,9 10,1 11,9 14,5 18,9 23,0 26,0 26,5 23,3 19,2 15,3 11,5 17, Γέργερη 9,8 9,5 11,4 14,8 19,0 23,5 25,3 25,3 23,0 19,1 14,5 11,0 17, Πραιτώρια 8,4 8,6 10,4 13,4 17,3 21,5 23,7 23,7 21,0 17,7 13,2 9,9 15, Καστέλι 9,4 9,1 10,6 13,8 17,6 21,7 23,4 23,4 21,2 17,7 13,3 10,8 16, Καψάλοι 12,9 12,3 13,9 16,7 20,1 25,2 27,7 27,7 25,1 21,4 17,6 14,0 19, Άγιος Γεώργιος 5,7 5,9 8,0 11,8 15,5 19,1 20,2 19,7 17,2 13,9 10,9 7,1 12, Πίνακας 10 : Μέσα μηνιαία ύψη βροχόπτωσης στους 7 μετεωρολογικούς σταθμούς. Χρονική Σταθμός Ι Φ Μ Α Μ Ι Ι Α Σ Ο Ν Δ Περίοδος Τυμπάκι 98,5 69,5 47,2 18,5 8,9 0,8 0,1 0,3 8,5 49,3 70,3 102, Πόμπια 106,8 77,1 52,9 23,9 8,2 0,0 0,0 0,0 6,2 30,7 77,4 105, Γέργερη 175,4 139,2 90,2 41,6 20,3 2,3 2,3 0,7 10,7 44,7 141,0 197, Πραιτώρια 106,0 86,2 60,1 22,0 12,5 1,2 0,6 2,2 6,8 34,3 82,3 120, Καστέλι 123,7 119,2 87,2 35,6 18,9 5,9 2,5 1,8 10,3 54,7 105,6 138, Καψάλοι 87,5 61,4 55,0 13,0 8,6 0,4 0,6 0,0 3,4 38,2 49,6 96, Άγιος Γεώργιος 190,9 157,6 121,2 51,4 6,1 11,7 18,4 2,5 14,8 80,9 138,9 191,

35 Στον πίνακα 13 παρατηρείται ότι ο τύπος του Turc δίνει υψολότερους συντελεστές εξατμισοδιαπνοής, δηλαδή πιο αξιόπιστα αποτελέσματα στην περιοχή μελέτης, από ότι η μέθοδος Thornthwaite Mather. Τα αποτελέσματα του υπολογισμού του υδρολογικού ισοζυγίου με τη μέθοδο Thornthwaite Mather (1955) και τον τύπο του Turc (1951) παρουσιάζονται στους πίνακες 14 και 15. Ο τύπος του Turc δίνει υψηλότερες τιμές εξατμισοδιαπνοής και χαμηλότερες επιφανειακής απορροής σε σχέση με τη μέθοδο Thornthwaite Mather. Πίνακας 11 : Παράδειγμα εφαρμογής του τύπου του Turc στο μετεωρολογικό σταθμό της Γέργερης. Τύπος του Turc για την πραγματική εξατμισοδιαπνοή Ι Φ Μ Α Μ Ι Ι Α Σ Ο Ν Δ Σ/M.O. P (mm) 175,4 139,2 90,2 41,6 20,3 2,3 2,3 0,7 10,7 44, ,4 T 0 C 9,8 9,5 11,4 14,8 19,0 23,5 25,3 25,3 23,0 19,1 14,5 11,0 17,2 T (διορθ.) 12,15 L (διορθ.) 693,30 Eπ (διορθ.) 551,98 T 17,18 L 983,27 Eπ 668,74 Πίνακας 12 : Παράδειγμα εφαρμογής της μεθόδου Thornwaite Mather στο μετεωρολογικό σταθμό της Πραιτώριας. Υπολογισμός εξατμισοδιαπνοής κατά Τhornthwaite S t0 = 100 α = 1,625 Συντ. Πρ. εξατμησ. κατά Τhornthwaite 57,4% Ι Φ Μ Α Μ Ι Ι Α Σ Ο Ν Δ Σ/M.O. T 0 C 8,40 8,60 10,40 13,40 17,30 21,50 23,70 23,70 21,00 17,70 13,20 9,90 15,73 i 2,19 2,27 3,03 4,45 6,55 9,10 10,55 10,55 8,78 6,78 4,35 2,81 71,41 E Δ ' 20,8 21,6 29,5 44,5 67,4 95,9 112,3 112,3 92,3 69,9 43,4 27,2 n 0,87 0,85 1,03 1,09 1,21 1,21 1,23 1,16 1,03 0,97 0,86 0,85 E Δ 18,1 18,4 30,4 48,5 81,5 116,0 138,2 130,3 95,1 67,8 37,3 23,1 804,78 P (mm) ,2 60, ,5 1,2 0,6 2,2 6,8 34,3 82, ,3 Έλλειμμα 0,0 0,0 0,0 26,5 69,0 114,8 137,6 128,1 88,3 33,5 0,0 0,0 Πλεον. 87,9 67,8 29,7 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 45,0 97,0 APWL 0,0 0,0 0,0-26,5-95,5-210,3-347,9-476,1-564,3-597,9 0,0 0,0 St 100,0 100,0 100,0 76,7 38,5 12,2 3,1 0,9 0,4 0,3 45,2 100,0 ΔSt 0,0 0,0 0,0-23,3-38,3-26,3-9,1-2,2-0,5-0,1 45,0 54,8 Er 18,1 18,4 30,4 45,3 50,8 27,5 9,7 4,4 7,3 34,4 37,3 23,1 306,7 Έλλ. νερού 0,0 0,0 0,0 3,2 30,8 88,6 128,5 125,9 87,8 33,4 0,0 0,0 Ολ. Απορροή 87,9 67,8 29,7 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 42,2 227,6 35

36 Πόμπια mm Ε Α Π Υ Ι Φ Μ Α Μ Ι Ι Α Σ Ο Ν Δ Βροχόπτωση Δυνητ. Εξατμισ. Πραγμ. Εξατμισ. Εικόνα 15 : Μέσο υδατικό ισοζύγιο στο σταθμό της Πόμπιας με βάση τη μέθοδο Thornthwaite - Mather. Καστέλι mm Ε Α Π Υ Ι Φ Μ Α Μ Ι ι Α Σ Ο Ν Δ Βροχόπτωση Δυνητ. Εξατμισ. Πραγμ. Εξατμισ. Εικόνα 16 : Μέσο υδατικό ισοζύγιο στο σταθμό του Καστελίου με βάση τη μέθοδο Thornthwaite - Mather. Στις εικόνες 15 και 16 ισχύει : Π = πλεόνασμα νερού, Υ = χρησιμοποίηση της υγρασίας του εδάφους, Ε =έλλειμμα νερού, Α = αναπλήρωση της υγρασίας του εδάφους). 36

37 Συντελεστής εξατμισοδιανοής κατά Thornwaite - Mather Συντελεστής εξατμισοδιαπνοής (x100%) y = 70,61e -0,0008x R 2 = 0, Υψόμετρο (m) Εικόνα 17 : Εκθετικό μοντέλου υπολογισμού του συντελεστή εξατμισοδιαπνοής κατά Thorwaite Mather σε σχέση με το υψόμετρο. Συντελεστής εξατμισοδιαπνοής κατά Turc Συντελεστής εξατμισοδιαπνοής (x100%) y = 92,89e -0,0008x R 2 = 0, Υψόμετρο (m) Εικόνα 18 : Εκθετικό μοντέλου υπολογισμού του συντελεστή εξατμισοδιαπνοής κατά Turc σε σχέση με το υψόμετρο. 37

38 Πίνακας 13 : Συντελεστές εξατμισοδιαπνοής (%) που υπολογίστηκαν με τη μέθοδο Thornthwaite Mather (1955) και τον τύπου του Turc (1951) στους 7 μετεωρολογικούς σταθμούς και τα υψόμετρα των σταθμών. Σταθμοί Υψόμετρο h (m) Συντελεστής Συντελεστής Εξατμισοδιαπνοής Εξατμισοδιαπνοής κατά Thornwaite κατά Turc (%) Mather (%) Πραιτώρια ,4 79,2 Πόμπια ,5 85,3 Γέργερη ,8 63,8 Καψάλοι 10 78,5 93,5 Τυμπάκι 7 70,0 89,4 Καστέλι ,7 71,1 Άγιος Γεώργιος ,9 48,9 Πίνακας 14 : Αποτελέσματα υπολογισμού του υδρολογικού ισοζυγίου με τη μέθοδο Thornthwaite Mather (1955). P E I Q όγκος σε 10 6 m 3 704,1 348,2 128,8 227,1 ύψος σε mm 700,6 346,5 128,1 226,0 ποσοστό % ,5 18,3 32,2 Πίνακας 15 : Αποτελέσματα υπολογισμού του υδρολογικού ισοζυγίου με τον τύπο του Turc (1951). P E I Q όγκος σε 10 6 m 3 704,1 458,2 128,7 117,2 ύψος σε mm 700,6 455,9 128,1 116,6 ποσοστό % ,1 18,3 16,6 38

39 5.4 Απορροή και υδρογεωλογικές συνθήκες Η μέσος ετήσιος όγκος της επιφανειακής απορροής (Q surf ) των 5 λεκανών που μετρήθηκε στους 5 υδρομετρικούς σταθμούς για τη χρονική περίοδο και κυμαίνεται από 6,5 έως m 3 παρουσιάζεται στον πίνακα 16. Πίνακας 16 : Όγκος της μέσης ετήσιας επιφανειακής απορροής και συντελεστής επιφανειακής απορροής ανά λεκάνη Μέση ετήσια επιφανειακή Συντελεστής επιφανειακής Λεκάνη Απορροής απορροή (x10 6 m 3 ) απορροής (%) Κουτσουλίδη 11,7 12,7 Γεροποτάμου 18,6 7,5 Ληθαίου 6,5 18,4 Αναποδιάρη 28,0 7,6 Πλακιώτισσας 11,8 19,5 Οι δύο μεγάλες και κύριες λεκάνες (Γεροποτάμου και Αναποδιάρη) παρουσιάζουν πολύ μικρό συντελεστή επιφανειακής απορροής λόγω πιθανόν της μικρής έως μέτριας κλίσης τους και της ύπαρξης σημαντικού ποσοστού υδροπερατών σχηματισμών (τεταρτογενή ιζήματα στου Γεροποτάμου και συνδυασμό τεταρτογενών και ασβεστολίθων στου Αναποδιάρη). Αντίθετα, σχετικά υψηλό συντελεστή επιφανειακής απορροής παρουσιάζουν οι μικρές σε έκταση λεκάνες του Ληθαίου (υπολεκάνη του Γεροποτάμου) και της Πλακιώτισσας (υπολεκάνη του Αναποδιάρη). Η λεκάνη του Ληθαίου έχει σχετικά μεγάλη κλίση και παρουσία σημαντικού ποσοστού αδιαπέρατων σχηματισμών (φλύσχης και νεογενή) ενώ η λεκάνη της Πλακιώτισσας παρόλο έχει μικρή έως μέτρια κλίση, λόγω της κάλυψής της αποκλειστικά από αδιαπέραστους σχηματισμούς (νεογενείς μάργες και φλύσχης) παρουσιάζει αυτόν τον σχετικά υψηλό συντελεστή επιφανειακής απορροής. Η λεκάνη του Κουτσουλίδη παρόλο που έχει πολύ υψηλή κλίση δεν παρουσιάζει υψηλό συντελεστή επιφανειακής απορροής λόγω της ύπαρξης ασβεστολίθων σε ιδιαίτερα μεγάλο ποσοστό στη λεκάνη. Όσον αφορά τη χρονική μεταβολή της επιφανειακής απορροής παρατηρείται μια έντονα πτωτική τάση σε όλες τις λεκάνες της τάξεως περίπου κατά μέσο όρο του 50% (εικόνες 20 και 21). Η μείωση της επιφανειακής απορροής εντοπίζεται κυρίως από τα 39

40 μέσα της δεκαετίας του 80 έως τα μέσα της δεκαετίας του 90 ( ) με κορύφωση τις αρχές της δεκαετίας του 90 ( ) συμβαδίζοντας και με τη μείωση της βροχόπτωσης που παρατηρήθηκε για την ίδια χρονική περίοδο. Τα σοβαρότερα προβλήματα αντιμετωπίζει η λεκάνη του Γεροποτάμου στη Δυτική Μεσσαρά, όπου ο χείμαρρος τείνει να στερέψει και περιορίζεται κατά κανόνα σε πολύ μικρές και εποχιακές απορροές. Η μείωση είναι δραματική ξεπερνώντας το 75% και πλησιάζοντας σε ορισμένα υδρολογικά έτη το 100% (εικόνα 19). Μάλιστα το υδρολογικό έτος δε καταγράφηκε στου υδρομετρικό σταθμό καθόλου επιφανειακή απορροή. Επιπλέον, την ίδια χρονική περίοδο ( ), στη λεκάνη του Γεροποτάμου, σε 4 γεωτρήσεις στην ευρύτερη περιοχή των Μοιρών, καταγράφηκε δραματική πτώση της στάθμης των υπογείων νερών της τάξεως περίπου των 20 m (εικόνα 19). Η ταυτόχρονη αυτή σημαντική ελάττωση της επιφανειακής απορροής και πτώση της στάθμης της πιεζομετρικής επιφάνειας (περίοδο ) πιθανόν να οφείλεται στο συνδυασμό ξηρασίας και υπεράντλησης των υπόγειων υδροφορέων. Εξαιτίας λοιπόν του συνδυασμού της δραματικής ελάττωσης της επιφανειακής απορροής και της πτώσης της πιεζομετρικής στάθμης η λεκάνη της Δυτικής Μεσσαράς χαρακτηρίστηκε από τους Croke et. al. (2000) ως λεκάνη που απειλείται με ερημοποίηση. Εικόνα 19 : Διακύμανση της στάθμης της πιεζομετρικής επιφάνειας (Α) και θέσεις των γεωτρήσεων (Β) στη λεκάνη της Δυτικής Μεσσαράς. (από Croke et.al.) 40

41 70,000 60,000 50,000 40,000 30,000 20,000 10,000 0, Όγκος Επιφανειακής Απορροής (x10 6 m 3 ) Κουτσουλίδης Ληθαίος Γεροποτάμος Εικόνα 20 : Επιφανειακή απορροή των τριών χειμάρρων (Κουτσουλίδης, Γεροπόταμος, Ληθαίος) της Δυτικής Μεσσαράς. Όγκος Επιφανειακής Απορροής (x10 6 m 3 ) 80,00 70,00 60,00 50,00 40,00 30,00 20,00 10,00 0, Τρεις Ποταμοί Αναποδιάρης Εικόνα 21 : Επιφανειακή απορροή των δύο χειμάρρων (Αναποδιάρης, Τρεις Ποταμοί) της Ανατολικής Μεσσαράς. 41

42 Αξιοσημείωτη είναι και η εποχιακή διακύμανση της επιφανειακής απορροής με τις μεγαλύτερες τιμές της να παρουσιάζονται από τον Ιανουάριο έως το Μάρτιο και τις μικρότερες από τον Ιούνιο έως τον Οκτώβριο Αναλυτικότερα οι μέσοι μηνιαίοι όγκοι (σε εκατομμύρια κυβικά μέτρα) της επιφανειακής απορροής των πέντε χειμάρρων της περιοχής μελέτης για την περίοδο παρουσιάζονται στον πίνακα 17. Πίνακας 17 : Μέση μηνιαία επιφανειακή απορροή των 5 χειμάρρων της περιοχής μελέτης για την περίοδο (όγκος σε 10 6 m 3 ). Ι Φ Μ Α Μ Ι Ι Α Σ Ο Ν Δ Κουτσουλίδης 3,07 2,39 2,02 0,8 0,4 0,15 0,06 0,05 0,09 0,22 0,57 1,34 Γεροπόταμος 4,25 4,41 3,47 1,22 0,8 0,5 0,36 0,32 0,36 0,46 0,7 1,72 Ληθαίος 1,64 1,58 1,3 0,55 0,27 0,09 0,02 0,01 0,01 0,05 0,22 0,77 Αναποδιάρης 6,57 7,8 6,98 2,2 0,85 0,22 0, ,09 0,59 2,66 Τρεις Ποταμοί 2,71 3,77 2,74 0,63 0,15 0, ,05 0,56 1,14 42

43 6. ΑΝΑΠΤΥΞΗ ΤΟΥ ΧΩΡΙΚΟΥ ΜΟΝΤΕΛΟΥ ΒΡΟΧΗΣ ΑΠΟΡΡΟΗΣ ΣΕ ΜΕΣΗ ΕΤΗΣΙΑ ΚΛΙΜΑΚΑ Η ανάπτυξη του χωρικού μοντέλου βροχής απορροής σε μέση ετήσια κλίμακα περιλαμβάνει αρχικά τη δημιουργία μιας σχέσης που να συνδέει την πραγματική εξατμισοδιαπνοή (E r ) με τη βροχόπτωση (P), τη δυνητική εξατμισοδιαπνοή (E p ) και τη μέγιστη ικανότητα κατακράτησης του εδάφους (CS). Στη συνέχεια, ακολουθεί εκτίμηση της μέγιστης ικανότητας κατακράτησης του εδάφους της κάθε υδρογεωλογικής ενότητας και της κάθε λεκάνης. Κατόπιν, εισάγονται η επιφάνεια της κάθε λεκάνης (S) και δύο τοπικές παράμετροι. Τέλος, ακολουθεί η βαθμονόμηση (calibration), η ανάλυση της εγκυρότητας και σταθερότητας (validation) του μοντέλου και η ανάλυση ευαισθησίας (sensitivity analysis) του. 6.1 Εκτίμηση της πραγματικής εξατμισοδιαπνοής Η εξατμισοδιαπνοή θεωρείται ένα ιδιαίτερο πολύπλοκο φαινόμενο το οποίο δεν είναι δυνατό να αναλυθεί στα πλαίσια αυτής της εργασίας. Ωστόσο, είναι ευκόλως κατανοητό ότι η πραγματική εξατμισοδιαπνοή (E r ) εξαρτάται και από την ικανότητα εξάτμισης της ατμόσφαιρας λόγω των κλιματικών συνθηκών που επικρατούν (δυνητική εξατμισοδιαπνοή E p ), την ικανότητα εξάτμισης από το έδαφος και διαπνοής διαμέσου του ριζικού συστήματος και των φύλλων των φυτών και των δέντρων (μέγιστη ικανότητα κατακράτησης του εδάφους CS) και την ποσότητα του διαθέσιμου νερού προς εξάτμιση (βροχόπτωση P) Με τη μέθοδο Thornthwaite Mather (1955) υπολογίστηκαν η ετήσια δυνητική και πραγματική εξατμισοδιαπνοή σε 7 κλιματολογικούς σταθμούς (Τυμπάκι, Πομπιά, Γέργερη, Πραιτώρια, Καστέλι, Καψάλοι, Άγιος Γεώργιος) χρησιμοποιώντας τις ακόλουθες τιμές μέγιστης ικανότητας κατακράτησης 50, 100 και 150 mm. Οι τιμές που υπολογίστηκαν παρουσιάζονται στον πίνακα 18. Τα μηνιαία δεδομένα βροχόπτωσης και θερμοκρασίας που χρησιμοποιήθηκαν για κάθε σταθμό έχουν ήδη παρουσιαστεί στους πίνακες 8 και 9 του κεφαλαίου 5.3 για τον υπολογισμό του υδρολογικού ισοζυγίου. Χρησιμοποιώντας τα δεδομένα αυτά αποδείχτηκε (πίνακας 19) ότι η ετήσια πραγματική εξατμισοδιαπνοή (E r ) εξαρτάται από την ετήσια βροχόπτωση (P) και τη μέγιστη ικανότητα κατακράτησης του εδάφους (CS) η οποία 43

44 χαρακτηρίζει τη λιθολογία της κάθε λεκάνης. Αντίθετα η δυνητική εξατμισοδιαπνοή θεωρήθηκε δεν παίζει σημαντικό ρόλο, αφού στους 6 από τους 7 η μέση ετήσια δυνητική εξατμισοδιαπνοή είναι από λίγο έως πολύ μεγαλύτερη από τη μέση ετήσια βροχόπτωση. Το γεγονός αυτό επιβεβαιώθηκε και στατιστικά και επομένως η ποσότητα του διαθέσιμου νερού είναι ο μόνος περιοριστικός παράγοντας. Πίνακας 18 : Αποτελέσματα της εφαρμογής της μεθόδου Thornthwaite Mather (1955) σε 7 κλιματολογικούς σταθμούς σε ετήσια κλίμακα. Σταθμοί P CS Er Ep Τυμπάκι 474, ,4 978,4 Τυμπάκι 474, ,4 978,4 Τυμπάκι 474, ,5 978,4 Πομπιά 488, ,9 Πομπιά 488, ,4 894,9 Πομπιά 488, ,5 894,9 Γέργερη 865, ,6 877,8 Γέργερη 865, ,7 877,8 Γέργερη 865, ,9 877,8 Πραιτώρια 534, ,1 804,8 Πραιτώρια 534, ,7 804,8 Πραιτώρια 534, ,6 804,8 Καψάλοι 413, ,9 1013,7 Καψάλοι 413, ,7 1013,7 Καψάλοι 413, ,7 1013,7 Άγιος Γεώργιος 1005, ,7 703,5 Άγιος Γεώργιος 1005, ,7 703,5 Άγιος Γεώργιος 1005, ,4 703,5 Καστέλι 703, ,9 810,4 Καστέλι 703, ,4 Καστέλι 703, ,4 810,4 44

45 Πίνακας 19 : Εφαρμογή και αποτελέσματα της πολλαπλής γραμμικής παλινδρόμησης ανάμεσα στην πραγματική εξατμισοδιαπνοή Er (εξαρτημένη μεταβλητή), τη βροχόπτωση P και τη μέγιστη ικανότητα κατακράτησης του εδάφους CS (ανεξάρτητες μεταβλητές). Α) Model Summary Model R R Square Adjusted R Square Std. Error of the Estimate 1,954 a,910,900 15,8518 a. Predictors: (Constant), P, CS Β) ANOVA b Model Sum of Squares df Mean Square F Sig. Regression 45602, ,286 90,741,000 a 1 Residual 4523, ,279 Total 50125, a. Predictors: (Constant), P, CS b. Dependent Variable: Er Γ) Coefficients a Unstandardized Coefficients Standardized Coefficients t Sig. Model B Std. Error Beta (Constant) 165,768 14,071 11,781,000 1 CS,969,085,810 11,441,000 a. Dependent Variable: Er P,119,017,504 7,112,000 Οι τρεις αυτές παράμετροι συνδέονται με την ακόλουθη εξίσωση (βλέπε πίνακα 18Γ): E r = 0,12 P + 0,97 CS + 165,8 (5) 45

46 Από τον πίνακα 19 συμπεραίνουμε ότι α) το μοντέλο είναι κατάλληλο για την πρόβλεψη της E r, β) oι ανεξάρτητες μεταβλητές (P και CS) είναι στατιστικά σημαντικές και γ) ο συντελεστής προσδιορισμού R 2 ιδιαίτερα υψηλός (R 2 = 0,91). Χρησιμοποιώντας την εξίσωση του υδρολογικού ισοζυγίου (εξίσωση 4), η εξίσωση 5 μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την εκτίμηση της απορροής : P = Q + D όπου D = έλλειμμα απορροής => Q = P D όπου D = E r => Q = P E r => Q = P 0,12 P 0,97 CS 165,8 => Q = 0,88 P 0,97 CS 165,8 (6) Όπου Q είναι η ολική απορροή (Q = Q surf + I). 6.2 Εκτίμηση της μέγιστης ικανότητας κατακράτησης του εδάφους Στο κεφάλαιο 4 η γεωλογία και λιθολογία της περιοχής συσχετίστηκε με τις έξι υδρογεωλογικές ενότητες από τις οποίες η κάθε μία αντιστοιχεί σε μία συγκεκριμένη μέγιστη αποθηκευτική ικανότητα του εδάφους. Η μέση μέγιστη ικανότητα κατακράτησης του εδάφους για κάθε λεκάνη απορροής υπολογίζεται από τον παρακάτω τύπο : CS1 S1+ CS2 S2 + CS3 S3+ CS4 S4 + CS5 S5 + CS6 S6 CS av = S όπου CS av είναι μέση μέγιστη ικανότητα κατακράτησης του εδάφους της κάθε λεκάνης, CS 1, CS 2, CS 3, CS 4, CS 5 και CS 6 είναι οι τιμές της μέγιστης ικανότητας κατακράτησης του εδάφους σε mm της κάθε υδρογεωλογικής ενότητας αντίστοιχα (βλέπε κεφάλαιο 4), S 1, S 2, S 3, S 4, S 5 και S 6 τα εμβαδά των επιφανειών (σε km 2 ) που καταλαμβάνει η κάθε υδρογεωλογική επιφάνεια και S total η έκταση (σε km 2 ) της λεκάνης απορροής. Η μέγιστη αποθηκευτική ικανότητα του εδάφους (CS) της κάθε υδρογεωλογικής ενότητας μπορεί να εκτιμηθεί με δύο τρόπους. Ο πρώτος είναι κατά τη βαθμονόμηση του μοντέλου στο επόμενο στάδιο, γεγονός το οποίο στάθηκε αδύνατο να συμβεί στην παρούσα μελέτη λόγω της μικρής έκτασης της περιοχής μελέτης και κατά συνέπεια της παρουσίας μικρού αριθμού υδρομετρικών σταθμών. Στην παρούσα εργασία η μέγιστη αποθηκευτική ικανότητα του εδάφους (CS) εκτιμήθηκε βάσει βιβλιογραφικών αναφορών. total (7) 46

47 Η μέγιστη ικανότητα κατακράτησης του εδάφους της 6 ης υδρογεωλογικής ενότητας που περιλαμβάνει ασβεστόλιθους εκτιμήθηκε περίπου σε CS = 40 mm σαν καρστικοί σχηματισμοί με μετρίως πυκνή βλάστηση (Σούλιος, 1985). Η μέγιστη αποθηκευτική ικανότητα του εδάφους των άλλων πέντε υδρογεωλογικών ενοτήτων εκτιμήθηκε σε mm από την εμπειρική σχέση της SCS (1972) : CS = CN (8) όπου CN είναι ο απορροϊκός συντελεστής (curve Number). Ο CN είναι ένας συντελεστής που αντιπροσωπεύει τη συνδυασμένη επίδραση του εδάφους, του τρόπου χρήσης και διαχείρισης αυτού, των καλλιεργητικών συνθηκών και της προηγούμενης υγρασιακής κατάστασης του εδάφους (AMC). Η Soil Conservation Service (1972), στης Η.Π.Α έχει κατατάξει τους παραπάνω παράγοντες σε κατηγορίες προκειμένου να διευκολύνεται η χρήση τους, με σκοπό τον υπολογισμό του CN. Παρακάτω παρουσιάζονται πίνακες (20, 21, 22) της SCS (1972) για την κατάταξη των τεσσάρων υδρολογικών τύπων του εδάφους (A, B, C και D), την προηγούμενη υγρασιακή κατάσταση του εδάφους και τους απορροϊκούς συντελεστές CN για περιπτώσεις διαφορετικής χρήσης γης, διαχείρισης, υδρολογικών συνθηκών και εδαφικών τύπων και για υγρασιακή κατάσταση τύπου AMC-II. Πίνακας 20 : Κατάταξη των εδαφικών τύπων (SCS, 1972). Υδρολογικός τύπος εδάφους A B C D Είδη εδαφών (κοκκομετρική σύσταση) Αμμώδη, Πηλοαμμώδη, Ιλυώδη, Αμμοπηλώδη Ιλυοπηλώδη, Πηλώδη Αμμοαργιλλοπηλώδη Ιλυοαργιλλοπηλώδη, Αργιλλοπηλώδη, Ιλυοαργιλλώδη, Αμμοαργιλλώδη, Αργιλλώδη Πίνακας 21 : Προηγούμενη υγρασιακή κατάσταση του εδάφους (AMC) με βάση το συνολικό ύψος βροχής σε mm των προηγούμενων 5 ημερών. AMC Χειμερινή περίοδος Βλαστική περίοδος I < 12,7 < 35,6 II 12,7 27,9 35,6-53,3 III > 27,9 > 53,3 47

48 Πίνακας 22 : Απορροϊκοί συντελεστές CN, για περιπτώσεις διαφορετικής χρήσης γης, διαχείρισης, υδρολογικών συνθηκών, εδαφικών τύπων και για προηγούμενη υγρασιακή κατάσταση τύπου II (AMC-II) (από SCS, 1972). Περιγραφή χρήσης γης / διαχείρισης / υδρολογικών συνθηκών Υδρολογικός τύπος εδάφους Α Β C D Ανοιχτά διαστήματα, αλάνες, πάρκα, εκτάσεις golf 1. Φυτοκάλυψη > 70% της επιφάνειας Καλές Φυτοκάλυψη 50% - 70% της επιφάνειας Κακές Χέρσες εκτάσεις Γραμμικές καλλιέργειες 1. Ευθείες γραμμές Δυσμενείς Ευθείες γραμμές Καλές Κατά τις ισοϋψείς Δυσμενείς Κατά τις ισοϋψείς Καλές Σε αναβαθμούς Δυσμενείς Σε αναβαθμούς Καλές Χαμηλά δημητριακά 1. Ευθείες γραμμές Δυσμενείς Ευθείες γραμμές Καλές Κατά τις ισοϋψείς Δυσμενείς Κατά τις ισοϋψείς Καλές Σε αναβαθμούς Δυσμενείς Σε αναβαθμούς Καλές Καλλιέργειες ψυχανθών ή σε εναλλαγή με λιβάδια 1. Ευθείες γραμμές Δυσμενείς Ευθείες γραμμές Καλές Κατά τις ισοϋψείς Δυσμενείς Κατά τις ισοϋψείς Καλές Σε αναβαθμούς Δυσμενείς Σε αναβαθμούς Καλές Βοσκότοποι Δυσμενείς Μέτριες Καλές Κατά τις ισοϋψείς Δυσμενείς Κατά τις ισοϋψείς Μέτριες Κατά τις ισοϋψείς Καλές Λιβάδια Καλές Δάση ή δασώδης περιοχή Δυσμενείς Μέτριες Καλές Οπωρώνες

49 Επομένως, έγινε προσπάθεια να εκτιμηθεί σε τι υδρολογικό τύπο εδάφους αντιστοιχεί η κάθε υδρογεωλογική ενότητα ανάλογα α) με την κοκκομετρική σύσταση των εδαφικών οριζόντων στους οποίους απαντά κάθε γεωλογικός σχηματισμός της κάθε υδρογεωλογικής ενότητας (Νάκος, 1977 και DMP Report 3), β) τις χρήσεις γης που απαντά η κάθε μία υδρογεωλογική ενότητα σύμφωνα με το χάρτη κάλυψης γης του Corine Land Cover (2000) και γ) οι υδρολογικές συνθήκες ανάλογα με την κάλυψη γης και τη βλάστηση. Σύμφωνα με τα παραπάνω κατέληγα στις ακόλουθες τιμές για τον CN και τη CS : Τα τεταρτογενή και πλειοπλειστοκαινικά ιζήματα εκτιμήθηκε ότι απαντούν σε αμμώδη, πηλοαμμώδη και αμμοπηλώδη εδάφη (υδρολογικός τύπος εδάφους A), γραμμικές καλλιέργειες, χαμηλά δημητριακά και οπωρώνες σε ευθείες γραμμές και με καλές υδρολογικές συνθήκες. Επομένως, CN = 63 και CS = 140 mm. Οι νεογενείς αποθέσεις (άμμοι, ψαμμίτες, άργιλοι, ιλύς, κροκαλοπαγή, μάργες, ασβεστόλιθοι) εκτιμήθηκε ότι απαντούν σε αμμοαργιλλοπηλώδη (κυρίως), πηλώδη και αργιλλοπηλώδη (ελάχιστα) εδάφη (υδρολογικός τύπος εδάφους B C), γραμμικές καλλιέργειες και χαμηλά δημητριακά σε αναβαθμούς με καλές υδρολογικές συνθήκες. Επομένως, CN = 74 και CS = 90 mm. Ο μετα-ιλυολιθικός γνεύσιος και οι μαρμαρυγιακοί σχιστόλιθοι εκτιμήθηκε ότι απαντούν σε πηλώδη εδάφη (υδρολογικός τύπος εδάφους B) και δάση σε δυσμενείς υδρολογικές συνθήκες. Επομένως, CN = 66 και CS =130 mm. Οι σχηματισμοί τύπου φλύσχη εκτιμήθηκε ότι απαντούν σε αργιλλοπηλώδη και πηλώδη εδάφη (υδρολογικός τύπος εδάφους ενδιάμεσος B και D), δάση ή δασώδης περιοχή με μέτριες έως δυσμενείς υδρολογικές συνθήκες. Επομένως, CN = 72 και CS = 100 mm. Οι οφειόλιθοι εκτιμήθηκε ότι απαντούν σε αργιλλοπηλώδη εδάφη (υδρολογικός τύπος εδάφους D), δασώδη περιοχή με μέτριες υδρολογικές συνθήκες. Επομένως, CN = 79 και CS = 65 mm. Παρακάτω στον πίνακα 23 παρουσιάζεται η μέση τιμή της μέγιστης ικανότητας κατακράτησης του εδάφους (CS αν ) σε κάθε λεκάνη απορροής σύμφωνα με τα παραπάνω και όπως υπολογίστηκε από τον τύπο 6. 49

50 Πίνακας 23 : Μέση τιμή της μέγιστης ικανότητας κατακράτησης του εδάφους (CS αν ) σε κάθε λεκάνη απορροής. Λεκάνη Απορροής CS av Κουτσουλίδη 66 Γεροποτάμου 110 Ληθαίου 89 Αναποδιάρη 93 Πλακιώτισσας Η Βαθμονόμηση του μοντέλου Η ολική απορροή Q βρέθηκε ότι εξαρτάται από τη βροχόπτωση και την ικανότητα κατακράτησης του εδάφους (βλέπε εξίσωση 8). Όμως, όπως ισχύει και στις περισσότερες περιοχές, είναι λογικό να σκεφτεί κανείς ότι η ολική απορροή εξαρτάται και από το εμβαδό της επιφάνειας της λεκάνης (Touazi, 2004). Άλλωστε, σύμφωνα με τη βιβλιογραφία η πλημμυρική παροχή εξαρτάται από το εμβαδό της επιφάνειας της λεκάνης (Σούλιος, 1986). Επειδή όμως το μοντέλο θέλουμε να εκτιμάει την επιφανειακή απορροή, εισάγουμε στην τελική εξίσωση την επιφανειακή απορροή Q surf και δύο τοπικές παραμέτρους a και b, οι οποίες εκφράζουν ουσιαστικά το λόγο της επιφανειακής απορροής ως προς την ολική, αλλά και κάποιες μορφολογικές παραμέτρους τις λεκάνης. Επομένως, η τελική εξίσωση μας θα είναι του τύπου : Q surf = a (0,88 P 0,97 CS av 165,8) S b (9) όπου Όπου Q surf : η μέση ετήσια επιφανειακή απορροή (x 10 6 m 3 ) P : το μέσο ετήσιο ύψος βροχόπτωσης (mm) CS av : η μέση ικανότητα κατακράτησης του εδάφους (mm) S : το εμβαδό της επιφάνειας της λεκάνης απορροής (km 2 ) a και b : τοπικές παράμετροι Για τη βαθμονόμηση του μοντέλου οι παράμετροι που είναι γνωστές για κάθε μία από τις 5 λεκάνες απορροής είναι η μέση ετήσια επιφανειακή απορροή Q, το μέσο ετήσιο ύψος βροχόπτωσης P, η μέση ικανότητα κατακράτησης του εδάφους CS av και το εμβαδό της επιφάνειας της κάθε λεκάνης απορροής S. Οι άγνωστες παράμετροι που πρέπει να υπολογιστούν είναι οι τοπικές παράμετροι a και b. Η εκτίμηση πραγματοποιήθηκε με εφαρμογή πολλαπλής μη γραμμικής παλινδρόμησης και της μεθόδου εκτίμησης Leverberg Marquardt με το πρόγραμμα Η/Υ SPSS. Τα 50

51 αποτελέσματα που ελήφθησαν από την παραπάνω εφαρμογή για τις δύο τοπικές παραμέτρους ήταν a = 0, και b = 0,714. Επομένως, η τελική εξίσωση του μοντέλου είναι η εξής : Q surf =0, (0,88 P 0,97 CS av 165.8) S (10) Οι εκτιμώμενες τιμές της ετήσιας επιφανειακής απορροής (Q est ) από το μοντέλο παρουσιάζονται στον πίνακα 24. Ο συντελεστής συσχέτισης ανάμεσα στις εκτιμώμενες (Q est ) και τις μετρημένες τιμές (Q meas ) της ετήσιας επιφανειακής απορροής είναι r = 0,96. Στην εικόνα 22 επιβεβαιώνεται η καλή συσχέτιση μεταξύ των Q est και Q meas. Το Root Mean Squared Error είναι RMSE =1,95 (12,7%), το Mean Absolute Error είναι MAE = 1,57 (10,3%) και το Mean Bias Error είναι MBE = -0,46 (3%). Ο συντελεστής προσδιορισμού R 2 του μοντέλου είναι 0,92 που σημαίνει ότι το 92% της διασποράς της επιφανειακής απορροής εξηγείται από τις παραμέτρους που εισήχθησαν στο μοντέλο. Το υπόλοιπο 8% της διασποράς εξηγείται από άλλες παραμέτρους όπως πιθανόν η δυνητική εξατμισοδιαπνοή, η κλίση της λεκάνης και η ένταση της βροχόπτωσης. Οι σχετικά υψηλές αποκλίσεις στις περιπτώσεις της λεκάνης του Κουτσουλίδη (20%) και της Πλακιώτισσας (30%) πιθανόν να οφείλεται στην υπερεκτίμηση της ικανότητας κατακράτησης του εδάφους για τους ασβεστολίθους και αντίστοιχα στην υποτίμηση για τις νεογενείς αποθέσεις σε συνδυασμό με το γεγονός ότι η λεκάνη του Κουτσουλίδη και της Πλακιώτισσας συνίστανται από υψηλό ποσοστό ασβεστολίθων (57%) και νεογενών αποθέσεων (79%) αντίστοιχα (βλέπε πίνακα 4, κεφάλαιο 4). Πίνακας 24 : Μετρούμενες και εκτιμώμενες από το μοντέλο τιμές της ετήσιας επιφανειακής απορροής των 5 λεκανών της περιοχής μελέτης. Λεκάνη Απορροής Μετρημένες τιμές της ετήσιας επιφανειακής απορροής(q meas ) (x10 6 m 3 ) Eκτιμώμενες τιμές της ετήσιας επιφανειακής απορροής (Q est ) (x10 6 m 3 ) Κουτσουλίδη 11,7 14,0 Γεροποτάμου 18,6 17,4 Ληθαίου 6,5 6,1 Αναποδιάρη 28,0 28,4 Πλακιώτισσας 11,8 8,3 51

52 Εκτιμώμενη Επιφανειακή Απορροή (x10 6 m 3 ) y = 1,034x - 0,984 R 2 = 0,94 Ληθαίος Κουτσουλίδης Πλακιώτισσα Αναποδιάρης Γεροπόταμος Μετρημένη Επιφανειακή Απορροή (x10 6 m 3 ) Εικόνα 22 : Διάγραμμα μετρούμενων και εκτιμώμενων από το μοντέλο τιμών της ετήσιας επιφανειακής απορροής των 5 λεκανών της περιοχής μελέτης. 6.4 Η Αξιοπιστία του μοντέλου Όσον αφορά τη σταθερότητα του μοντέλου, επειδή το μοντέλο κατασκευάστηκε με τη συμμετοχή μόλις 5 υδρομετρικών σταθμών, υποθέσαμε ότι ήταν πιθανό η βαθμονόμηση να μην ήταν σταθερή (κάποιοι σταθμοί έχουν μεγαλύτερη επιρροή στις παραμέτρους του μοντέλου). Έτσι, πραγματοποιήθηκε ένας έλεγχος ευαισθησίας με τη συστηματική μη συμμετοχή με τη σειρά του κάθε ενός σταθμού από το μοντέλο, όπου και σε κάθε περίπτωση ελέγχθηκαν οι τιμές τις εκτιμώμενης επιφανειακής απορροής Q est, ο συντελεστής συσχέτισης r ανάμεσα στις εκτιμώμενες (Q est ) και τις μετρημένες (Q meas ) τιμές της επιφανειακής απορροής και ο συντελεστής προσδιορισμού R 2 του μοντέλου. Ο πίνακας 25 δείχνει ότι το μοντέλο, σε γενικές γραμμές, είναι σταθερό. Το χειρότερο σενάριο εντοπίστηκε όταν απομακρύνθηκε η λεκάνη του Αναποδιάρη με το συντελεστή προσδιορισμού του μοντέλου να είναι R 2 = 0,72, πιθανόν λόγω του γεγονότος ότι η λεκάνη του Αναποδιάρη καταλαμβάνει τη μεγαλύτερη έκταση στην περιοχή μελέτης, 511,6 km 2 (λίγο περισσότερο από το μισό του συνόλου της περιοχής μελέτης). Αντίθετα, οι υψηλότεροι συντελεστές 52

53 προσδιορισμού εντοπίστηκαν κατά την περίπτωση των απομακρύνσεων των λεκανών του Κουτσουλίδη και της Πλακιώτισσας με R 2 = 0,98 και στις δύο περιπτώσεις αντίστοιχα, γεγονός λογικό αφού στις δύο αυτές λεκάνες εντοπίστηκε η μεγαλύτερη απόκλιση ανάμεσα στις Q est και Q meas. Ο συντελεστής συσχέτισης ανάμεσα στις εκτιμώμενες και τις μετρημένες τιμές της επιφανειακής απορροής παρουσιάζει μικρές αποκλίσεις και σχετικά υψηλές τιμές για κάθε περίπτωση απομάκρυνσης μιας λεκάνης. Οι τιμές τις επιφανειακής απορροής, των συντελεστών και των στατιστικών παραμέτρων που εκτιμήθηκαν για κάθε περίπτωση του ελέγχου σταθερότητας του μοντέλου και παρουσιάζονται στους παρακάτω πίνακες 25 και 26. Πίνακας 25 : Τιμές της εκτιμώμενης επιφανειακής απορροής για κάθε περίπτωση απομάκρυνσης μιας λεκάνης κατά τον έλεγχο σταθερότητας. Q meas Q est με τη συμμετοχή όλων των σταθμών Q est με την απομάκρυνση του Κουτσουλίδη Q est με την απομάκρυνση του Γεροποτάμου Q est με την απομάκρυνση του Ληθαίου Q est με την απομάκρυνση του Αναποδιάρη Q est με την απομάκρυνση της Πλακιώτισσας 11,7 14,0 16,8 13,8 14,2 14,0 12,4 18,6 17,4 17,9 17,0 17,7 18,2 17,1 6,5 6,1 8,1 6,1 6,1 5,9 5,1 28,0 28,4 28,5 27,8 28,3 30,2 28,6 11,8 8,3 10,3 8,2 8,2 8,3 7,3 Πίνακας 26 : Τιμές των διάφορων στατιστικών παραμέτρων για κάθε περίπτωση απομάκρυνσης μιας λεκάνης κατά τον έλεγχο σταθερότητας. Περίπτωση Συντελεστής προσδιορισμού R 2 Συντελεστής συσχέτισης r RMSE MAE MBE του μοντέλου Q meas - Q est όλοι οι σταθμοί 0,922 0,966 1,95 1,57-0,46 Απομάκρυνση Κουτσουλίδη 0,979 0,942 2,54 1,89 1,02 Απομάκρυνση Γεροποτάμου 0,925 0,965 2,0 1,58-0,72 Απομάκρυνση Ληθαίου 0,890 0,970 1,99 1,54-0,41 Απομάκρυνση Αναποδιάρη 0,721 0,97 2,14 1,79 0 Απομάκρυνση Πλακιώτισσας 0,977 0,974 2,26 1,75-1,23 Στο επόμενο στάδιο του ελέγχου αξιοπιστίας του μοντέλου ελέγχθηκε το κατά πόσο αξιόπιστα αποτελέσματα μπορεί να μας δώσει εφόσον εφαρμοστεί σε ετήσια και όχι μέση ετήσια ή υπερετήσια βάση. Ο έλεγχος αυτός πραγματοποιήθηκε στη 53

54 λεκάνη του Αναποδιάρη. Έτσι, αρχικά υπολογίστηκε η ετήσια βροχόπτωση της λεκάνης για να μπορέσει να υπολογιστεί ακολούθως και η επιφανειακή απορροή της από την εξίσωση 10. Για το λόγο αυτό κατασκευάστηκε γραμμικό μοντέλο βροχόπτωσης υψομέτρου (y = αx + β) με τη χρησιμοποίηση δεδομένων από 12 βροχομετρικούς σταθμούς για κάθε υδρολογικό έτος από το έως και το Η δημιουργία γραμμικού μοντέλου για τον υπολογισμό του ετήσιου ύψους βροχόπτωσης και όχι πολυωνυμικού έγινε για λόγους συντομίας, καθώς θα ήταν ιδιαίτερα χρονοβόρο να κατασκευαστούν 19 νέα πολυωνυμικά μοντέλα (ένα για κάθε υδρολογικό έτος) και οι αντίστοιχοι χάρτες κατανομής τους. Η αιτίες που πραγματοποιήθηκε ο έλεγχος αξιοπιστίας μόνο στη λεκάνη του Αναποδιάρη ήταν ότι μόνο σε αυτή τη λεκάνη της περιοχής εφαρμογής του μοντέλου βροχής απορροής α) οι συντελεστές συσχέτισης των γραμμικών μοντέλων βροχόπτωσης υψομέτρου ήταν ικανοποιητικοί και β) το υπερετήσιο ύψος βροχής που εκτιμήθηκε από το γραμμικό μοντέλο (707 mm) ήταν σχεδόν παρόμοιο με αυτό που εκτιμήθηκε από το πολυωνυμικό (717 mm, βλέπε κεφάλαιο 5.1). Ετήσια επιφανειακή απορροή (x10 6 m 3 ) Qmeas Qest Εικόνα 23 : Διάγραμμα με τις μετρημένες (Q meas ) και τις εκτιμώμενες (Q est ) τιμές που υπολογίστηκαν ανά έτος από το μοντέλο της επιφανειακής απορροής στη λεκάνη του Αναποδιάρη. Τα αποτελέσματα ήταν αρκετά ικανοποιητικά με το συντελεστή συσχέτισης να είναι r = 0,79 κατά Pearson, r = 0,82 κατά Spearman και το συντελεστή 54

55 προσδιορισμού να είναι R 2 =0,62. Στα μέσα υδρολογικά έτη οι αποκλίσεις ήταν σχετικά χαμηλές. Στα ακραία όμως, οι διαφορές μεταξύ Q est και Q meas ήταν αρκετά μεγάλες. Δηλαδή, το μοντέλο παρουσιάζει αδυναμία να προσομοιώσει με σχετικά ικανοποιητική ακρίβεια τα πολύ υγρά και πολύ ξηρά έτη. Εκτιμώμενες τιμές της ετήσιας επιφανειακής απορροής (x10 6 m 3 ) y = 0,36x + 17,58 R 2 = 0, Μετρημένες τιμές της ετήσιας επιφανειακής απορροής (x10 6 m 3 ) Εικόνα 24 : Διάγραμμα συσχέτισης των μετρημένων και των εκτιμώμενων από το μοντέλο τιμών της ετήσιας επιφανειακής απορροής στη λεκάνη του Αναποδιάρη Στο τελευταίο στάδιο της ανάπτυξης του μοντέλου και κατά τον έλεγχο αξιοπιστίας του μοντέλου, εξετάστηκε το κατά πόσο θα μειωθεί σε ποσοστό (%) η ετήσια επιφανειακή απορροή των 5 χειμάρρων της περιοχής μελέτης σε πιθανή ελάττωση του μέσου ετήσιου ύψους βροχόπτωσης της λεκάνης απορροής του κάθε χειμάρρου από 10% έως 50%. Μάλιστα, ήδη παρατηρείται πτωτική τάση των ετήσιων κατακρημνισμάτων στην Κρήτη τα τελευταία 30 χρόνια (Χριστοδουλάκης και Μαχαίρας, 2004; Naum and Tsanis, 2003), ενώ οι Ragab και Prudhomme (2002) προέβλεψαν για το 2050 ελάττωση της ετήσιας βροχόπτωσης στην Ελλάδα από 5 έως 20% με τα υψηλότερα ποσοστά ελάττωσης κατά τους θερινούς μήνες. Άλλωστε κατά το παρελθόν στην Κρήτη, σε ξηρά υδρολογικά έτη παρατηρήθηκε μείωση της 55

56 επιφανειακής απορροής κατά 31 έως 84% (Voudouris and Mavrommatis, 2007) (βλέπε πίνακα 27). Τα αποτελέσματα της ανάλυσης ευαισθησίας παρουσιάζονται αναλυτικά παρακάτω στον πίνακα 28 και την εικόνα 25. Πίνακας 27 : Σύγκριση της υδρολογικής (απορροή των χειμάρρων) και της μετεωρολογικής (βροχόπτωση) ξηρασίας (σαν ποσοστά απόκλισης από τις μέσες τιμές) για περιόδους ξηρασίας (από Μαυρομμάτη και Βουδούρη, 2007). Περίοδος ξηρασίας Υδρολογική ξηρασία (%) Μετεωρολογική ξηρασία (%) ,5 13, ,1 31, ,9 25, ,3 22, ,6 32,3 Πίνακας 28 : Μείωση της επιφανειακής απορροής των 5 χειμάρρων της περιοχής μελέτης σε ποσοστό (%) για διάφορα ποσοστά (%) ελάττωσης της βροχόπτωσης της κάθε λεκάνης τους. Ελάττωση της βροχόπτωσης (%) Μείωση της επιφανειακής απορροής του Κουτσουλίδη (%) Μείωση της επιφανειακής απορροής του Γεροποτάμου (%) Μείωση της επιφανειακής απορροής του Ληθαίου (%) Μείωση της επιφανειακής απορροής του Αναποδιάρη (%) Μείωση της επιφανειακής απορροής της Πλακιώτισσας (%) 10 13,8 19,9 15,3 16,9 16, ,6 39,9 30,6 33,7 32, ,4 59, ,5 48, ,3 79,7 61,3 67,3 64, ,6 76,7 84,1 80,4 Από τα αποτελέσματα της ανάλυσης ευαισθησίας συμπεραίνουμε ότι ο χείμαρρος της περιοχής μελέτης που είναι πιο ευαίσθητος και πρόκειται να μειωθεί στο υψηλότερο ποσοστό ο όγκος της επιφανειακής απορροής του κατά την ελάττωση του ύψους των κατακρημνισμάτων είναι ο Γεροποταμος, ενώ ακολουθεί σε ευαισθησία ο Αναποδιάρης. Μάλιστα ο Γεροπόταμος θα στερέψει (μείωση της επιφανειακής απορροής κατά 100%) για ελάττωση του μέσους ύψους βροχόπτωσης κατά 50% από τη μέση τιμή. Τα παραπάνω αποτελέσματα επιβεβαιώνονται απόλυτα και από τη 56

57 μείωση της επιφανειακής απορροής των εν λόγω χειμάρρων κατά τις περιόδους ξηρασίας στο παρελθόν. Sensitivity Analysis Ελάττωση της επιφανειακής απορροής των χειμάρρων (x100%) Μείωσης τους ύψους βροχόπτωσης (x100%) Κουτσουλίδης Γεροπόταμος Ληθαίος Αναποδιάρης Πλακιώτισσα Εικόνα 25 : Μείωση της επιφανειακής απορροής των 5 χειμάρρων της περιοχής μελέτης σε ποσοστό x100% για διάφορα ποσοστά x100% ελάττωσης της βροχόπτωσης της κάθε λεκάνης τους. 57

58 7. ΠΡΟΣΟΜΟΙΩΣΗ ΤΗΣ ΕΠΙΦΑΝΕΙΑΚΗΣ ΑΠΟΡΡΟΗΣ ΤΗΣ ΛΕΚΑΝΗΣ ΤΟΥ ΛΗΘΑΙΟΥ ΜΕ ΤΗ ΜΕΘΟΔΟ ΤΟΥ ΑΠΟΡΡΟΪΚΟΥ ΣΥΝΤΕΛΕΣΤΗ CN ΤΗΣ S.C.S 7.1 Γενικά Στο κεφάλαιο αυτό πραγματοποιήθηκε η προσομοίωση της επιφανειακής απορροής του ποταμού Ληθαίου με τη συνδυασμένη χρήση της μεθόδου του απορροϊκού συντελεστή CN της SCS (1972), της μεθοδολογίας που προτείνει και εφαρμόζει το λογισμικό SWAT (Neitsch et.al., 2005) κυρίως όσον αφορά τη διαίρεση των υδρολογικών μονάδων και των υπολεκανών στη λεκάνη και τη χρήσης των γεωγραφικών συστημάτων πληροφοριών (GIS, MapInfo). Συγκεκριμένα το μοντέλο εκτιμάει τον όγκο της επιφανειακής απορροής στην έξοδο της λεκάνης και τη χωρική κατανομή του ύψους της επιφανειακής απορροής στο σύνολο της επιφάνεια της λεκάνης χρησιμοποιώντας δεδομένα των πρακτικών εκμετάλλευσης, χρήσης και διαχείρισης γης σε συνδυασμό με εδαφολογικά και βροχομετρικά στοιχεία. Η εφαρμογή της μεθόδου πραγματοποιήθηκε στη λεκάνη του Ληθαίου. Η επιλογή της συγκεκριμένης λεκάνης έγινε λόγω της μικρής της έκτασης. Σε μεγαλύτερης έκτασης λεκάνες με εμβαδό πάνω από 100 km 2 η διαδικασία της εφαρμογής είναι υπερβολικά χρονοβόρα. 7.2 Επισκόπηση της περιοχής έρευνας Η λεκάνη του Ληθαίου η οποία είναι υπολεκάνη της λεκάνης της Δυτικής Μεσσαράς (Γεροποτάμου) και τοποθετείται γεωγραφικά στο νότιο τμήμα του νομού Ηρακλείου μεταξύ 35,06 ο και 35,17 ο βορείως του Ισημερινού και 24,93 ο και 25,02 ο ανατολικά του Γκρήνουιτς. Τα σημαντικότερα και δύο μεγαλύτερα χωριά της λεκάνης είναι η Αγία Βαρβάρα και η Γέργερη. Η λεκάνη του Ληθαίου έχει έκταση 43 km 2 και το ανάγλυφό της παρουσιάζεται ιδιαίτερα έντονο. Το ελάχιστο υψόμετρο της λεκάνης που καταγράφεται στο νότιο τμήμα στην έξοδο της κοντά στην περιοχή Άγιοι Δέκα είναι περίπου 190 m ενώ το μέγιστο υψόμετρο που εντοπίζεται στο βόρειο τμήμα στις παρυφές του όρους Ίδη είναι περίπου 1600 m. Το μέσο υψόμετρο της λεκάνης υπολογίστηκε στα 532 m ενώ η μέση κλίση της περίπου 32%. Μόλις το 8% της συνολικής έκτασης της λεκάνης 58

59 αποτελεί τμήμα της πεδιάδας της Μεσσαράς. Το μεγαλύτερο τμήμα της λεκάνης (87% του συνόλου του έκτασης) χαρακτηρίζεται ως ημιορεινό ενώ μόλις το 5% ως ορεινό. Όσον αφορά τη γεωλογία της λεκάνης συνοπτικά να αναφέρουμε ότι το αλπικό υπόβαθρο συνιστά μόλις το 26% της λεκάνης και περιλαμβάνει αλλεπάλληλα διαδοχικά τεκτονικά καλύμματα από σχηματισμούς της ζώνης της Πίνδου (τριαδική κλαστική σειρά, ασβεστόλιθοι, ραδιολαρίτες και πρώτος φλύσχης) και της ζώνης Γαβρόβου-Τριπόλεως (ασβεστόλιθοι και φλύσχης). Το 69% της λεκάνης αποτελείται από νεογενείς αποθέσεις και εντοπίζονται κυρίως στο βόρειο τμήμα της. Πρόκειται για μειοκαινικές μάργες με ασβεστολίθους και τον τοπικά αδιαίρετο σχηματισμό του νεογενούς (κροκαλοπαγή, άμμοι, ψαμμίτες, ιλύς και άργιλοι). Εντός των πλειοκαινικών μαργών εντοπίζεται γύψος σε ποσοστό 2% του συνόλου της λεκάνης. Το υπόλοιπο 5% αποτελούν τεταρτογενή ιζήματα που είναι κυρίως ποτάμιες αναβαθμίδες και ασύνδετα και χαλαρά λατυποπαγή κλιτύων. Όσον αφορά την υδρολιθολογική ταξινόμηση και τις υδρογεωλογικές ενότητες να σημειωθεί ότι ισχύουν τα ίδια με το σύνολο της λεκάνης της Μεσσαράς όπου και έγινε εκτενής αναφορά στο κεφάλαιο 4. Συνοπτικά να επαναλάβουμε ότι υδροφορίες εντοπίζονται α) στη γύψο, στους ασβεστόλιθους (υψηλού δυναμικού), στα τεταρτογενή ιζήματα και στους μειοκαινικούς μαργαϊκούς ασβεστολίθους (μέσου δυναμικού). Πρακτικά στεγανοί σχηματισμοί οι σχηματισμοί του φλύσχη (φλύσχης και κλαστική σειρά), οι μειοκαινικές και πλειοκαινικές μάργες ενώ ασθενείς υδροφορίες εντοπίζονται στα κροκαλοπαγή και τους μαργαϊκούς ασβεστολίθους που παρεμβάλλονται στον τοπικά αδιαίρετο σχηματισμό του νεογενούς (Περλέρος, 2004). Σύμφωνα με τα στοιχειά της Περιφέρειας Κρήτης (2002) η λεκάνη για την περίοδο δέχεται μέσο ετήσιο ύψος κατακρημνισμάτων περίπου 920 mm και όγκο βροχής 39,6 x 10 6 m 3. Από αυτά το 59% επιστρέφει στην ατμόσφαιρα ως εξατμισοδιαπνοή, το 18% ρέει επιφανειακά και μόλις το 23% κατεισδύει και εμπλουτίζει τους υπόγειους υδροφορείς. Η μέση ετήσια δυνητική εξατμισοδιαπνοή εκτιμήθηκε στα 1450 mm, ενώ οι Vardavas et.al το 1997 εκτίμησαν το ύψος της μέσης ετήσιας δυνητικής εξατμισοδιαπνοής (περίοδος ) για τη λεκάνη της δυτικής Μεσσαράς στα 1300 mm. Επιπρόσθετα να σημειωθεί ότι η μέση ετήσια βροχόπτωση της λεκάνης του Ληθαίου υπολογίστηκε και με το πολυωνυμικό μοντέλο που εφαρμόστηκε στο σύνολο της λεκάνης της Μεσσαράς, στα πλαίσια της παρούσας εργασίας και ανέρχεται σε περίπου 824 mm για την περίοδο Το μεγαλύτερο 59

60 ύψος βροχόπτωσης δέχεται το βόρειο τμήμα της λεκάνης στις παρυφές του όρους Ίδη (έως 1300 mm), ενώ το μικρότερο το νότιο τμήμα (550 mm). Το 95-97% του συνολικού ύψους των ετήσιων κατακρημνισμάτων πέφτει κατά τη χειμερινή περίοδο (Οκτώβριος-Απρίλιος) ενώ τα καλοκαίρια είναι ιδιαίτερα ξηρά. Η μέση ετήσια θερμοκρασία της λεκάνης είναι περίπου 17 ο C όπως καταγράφεται στο σταθμό της Γέργερη (450 m), τον μοναδικό σταθμό της λεκάνης που καταγράφει μετρήσεις θερμοκρασίας αέρος, αλλά και που μπορεί να θεωρηθεί χαρακτηριστικός λόγω του υψομέτρου του. Η ελάχιστη θερμοκρασία καταγράφεται του μήνες Ιανουάριο και Φεβρουάριο (9,5 ο C) και η μέγιστη τους μήνες Ιούλιο και Αύγουστο (25 ο C). Ο συντελεστής εξάτμισης, ο οποίος εκτιμήθηκε με εφαρμογή της μεθόδου του Turc για την περίοδο , στον χαρακτηριστικό για τη λεκάνη σταθμό της Γέργερης. ανέρχεται περίπου σε 64%, ερχόμενος σε συμφωνία με τις εκτιμήσεις της Περιφέρειας Κρήτης. Το μεγαλύτερο τμήμα της λεκάνης καλύπτεται από καλλιέργειες οι οποίες καταλαμβάνουν έκταση περίπου 30 km 2. Την κύρια χρήση-κάλυψη γης αποτελούν οι ελαιώνες (περίπου 21 km 2 ). Το υπόλοιπο τμήμα καλλιεργήσιμης γης καλύπτεται από αμπέλια, σύνθετα συστήματα καλλιέργειας και από άλλες γεωργικές καλλιέργειες με σημαντικές εκτάσεις φυσικής βλάστησης. Η λεκάνη περιλαμβάνει ελάχιστο ποσοστό ασυνεχούς ημιαστικού ιστού και καθόλου δασική έκταση. Το υπόλοιπο τμήμα της λεκάνης καλύπτεται από τμήματα είτε με σκληροφυλική βλάστηση (ποώδης, θαμνώδης και δασώδης έκταση) είτε με πολύ αραιή βλάστηση και από φυσικούς βοσκότοπους. Πίνακας 29 : Χρήσεις (κάλυψη) γης στη λεκάνη του Ληθαίου Χρήση / Κάλυψη γης Έκταση επιφάνειας (%) Αραιή βλάστηση 9,7 Σκληροφυλική βλάστηση 10,3 Φυσικοί Βοσκότοποι 10,9 Γη που καλύπτεται από τη γεωργία με εκτάσεις φυσικής βλάστησης 4,5 Σύνθετα συστήματα καλλιέργειας 4,4 Ελαιώνες 50,3 Αμπελώνες 9,1 Διακεκομμένη αστική δόμηση 0,8 60

61 Εικόνα 26 : Χάρτης της κάλυψης και χρήσης γης της λεκάνης του Ληθαίου. Όλες οι χρήσεις γης που εμφανίζονται στη λεκάνη με το ποσοστό της επιφάνειας που καλύπτουν στο σύνολο της λεκάνης παρουσιάζονται αναλυτικότερα στον πίνακα 29 και απεικονίζονται στην εικόνα Επισκόπηση της μεθόδου του απορροϊκού συντελεστή CN της SCS Στις περιπτώσεις που δεν υπάρχουν μετρήσεις πεδίου της επιφανειακής απορροής σε υδρομετρικούς σταθμούς η εκτίμηση της απορροϊκής βροχής, δηλαδή του μέρους της βροχής που δίνει άμεση επιφανειακή απορροή γίνεται με τη μέθοδο του απορροϊκού συντελεστή CN (Curve Number) της Soil Conservation Service (1972, 1986). Σύμφωνα με τη S.C.S η σχέση βροχής απορροής περιγράφεται με μια εξίσωση της μορφής : Q surf F = S P Ia όπου: S = η μέγιστη ικανότητα συγκράτησης υγρασίας του εδάφους ή αποθηκευτικότητα, F = η πραγματική συγκράτηση υγρασίας από το έδαφος, Q = ο όγκος της άμεσης επιφανειακής απορροής, P = ο όγκος βροχόπτωσης και Ia = η αρχική συγκράτηση υγρασίας. (11) 61

62 Η πραγματική συγκράτηση υγρασίας μπορεί να περιγραφεί γραφικά από την εικόνα 27 : F = (P Ia) Q surf (12) Εικόνα 27 : Σχέση ανάμεσα στη βροχή, την απορροή και τη συγκράτηση. Αντικαθιστώντας τη σχέση 12 στη σχέση 11 και λύνοντας ως προς Q surf, προκύπτει : Q surf 2 ( P Ia) = ( P Ia) + S (13) Η εξίσωση 13 ουσιαστικά αποτελεί ένα από τα πιο κλασικά μοντέλα βροχής απορροής και οι παράμετροι της κατανοούνται καλύτερα αν τοποθετηθούν με αθροιστική μορφή σε ένα σύστημα αξόνων όπως φαίνεται στην εικόνα 28. Η αρχική συγκράτηση Ιa είναι συνάρτηση πολλών παραγόντων μεταξύ των οποίων είναι ο τρόπος χρήσης και διαχείρισης της γης, η συγκράτηση του νερού της βροχής από τη φυτοκάλυψη, η διηθητικότητα του εδάφους, η αποθήκευση νερού σε 62

63 κοιλότητες και η προηγούμενη υγρασιακή κατάσταση του εδάφους [Antecedent Soil Moisture Condition (AMC)]. Η SCS μετά από πειράματα και στηριζόμενη στην εμπειρία πολλών ετών, κατέληξε στην παρακάτω εμπειρική σχέση για την αρχική συγκράτηση Ιa : Ia = 0,2 S (14) Η σχέση 14 δεν πρέπει να χρησιμοποιείται αβίαστα για όλες τις περιπτώσεις. Εικόνα 28 : Παρουσίαση της σχέσης βροχής απορροής της SCS με τη μορφή αθροιστικής καμπύλης. Από την εξίσωση 12 βγαίνει το συμπέρασμα ότι οι παράγοντες που επηρεάζουν την αρχική συγκράτηση υγρασίας Ιa, θα επηρεάζουν και τη μέγιστη ικανότητα συγκράτησης του εδάφους S. Αντικαθιστώντας την εξίσωση 11 στην εξίσωση 10, προκύπτει : Q surf ( P 0,2 S) = P+ 0,8S 2 για P > 0,2S (15) Aν P 0,2 S, τότε Q surf = 0. 63

64 Η αποθηκευτικότητα S μπορεί να υπολογιστεί από τη σχέση 6 του κεφαλαίου 6.2. Όσον αφορά την κατάταξη των εδαφικών τύπων λεπτομέρειες αναφέρονται στον πίνακα 20 του κεφαλαίου 6.2. Η κατάσταση της επιφάνειας του εδάφους κατατάσσεται με βάση τρία χαρακτηριστικά. Αυτά είναι ο τρόπος χρήσης γης, η γεωργική διαχείριση και οι υδρολογικές συνθήκες. Υπάρχουν διάφοροι τρόποι χρήσης γης οι οποίοι περιγράφονται στον πίνακα 22 εκτίμησης του απορροϊκού συντελεστή CN. Όσον αφορά τον τρόπο διαχείρισης που ακολουθούνται στις καλλιέργειες, αυτές διακρίνονται σε γραμμικές, κατά τις ισοϋψείς και σε αναβαθμούς. Οι υδρολογικές συνθήκες σχετίζονται με το αν η βλάστηση είναι πυκνή και σε καλή κατάσταση και το αν το έδαφος είναι πλούσιο σε οργανική ουσία και έχει μια καλή δομή προκαλώντας έτσι μεγάλη διήθηση και μικρή απορροή και διακρίνονται σε κακές, δυσμενείς, μέτριες και καλές συνθήκες. Η προηγούμενη υγρασιακή κατάσταση του εδάφους, επιδρά σημαντικά τόσο στον όγκο, όσο και στο ρυθμό της απορροής. Αναγνωρίζοντας τη σπουδαιότητα του παράγοντα αυτού, η SCS ανέπτυξε τρεις τύπους προηγούμενης υγρασιακής κατάστασης, οι οποίοι ορίζονται σαν Ι, ΙΙ και ΙΙΙ. Η εδαφική κατάσταση για κάθε τύπο είναι : Κατάσταση Ι : Τα εδάφη είναι ξηρά, αλλά η υγρασία τους δε βρίσκεται στο σημείο μόνιμης μάρανσης. Οι καλλιεργητικές εργασίες γίνονται με αρκετά ικανοποιητικά αποτελέσματα. Κατάσταση ΙΙ : Μέση υγρασιακή κατάσταση. Κατάσταση ΙΙΙ : Μεγάλη βροχόπτωση ή χαμηλή βροχόπτωση και χαμηλές θερμοκρασίες έχουν εμφανισθεί το τελευταίο πενταήμερο. Υγρό έδαφος. Ο πίνακας 21 του κεφαλαίου 6.2 δίνει τρεις τύπους προηγούμενης υγρασιακής κατάστασης, για τη χειμερινή και τη βλαστική περίοδο, με βάση το συνολικό ύψος βροχής σε mm, των προηγούμενων 5 ημερών. Οι τιμές που λαμβάνονται από τον πίνακα 22 αναφέρονται σε εδάφη με προηγούμενη υγρασιακή κατάσταση τύπου ΙΙ. Αν πρόκειται να χρησιμοποιηθεί ο τύπος Ι ή ΙΙΙ, τότε η τιμή του CN πρέπει να προσαρμοσθεί σε αυτούς τους τύπους σύμφωνα με τη χρησιμοποίηση των παρακάτω σχέσεων 16 και 17 του Sobhani (1976) που δίνουν τον απορροϊκό συντελεστή για προηγούμενη υγρασιακή τύπου Ι (CN Ι ) και τύπου ΙΙΙ (CN III ) συναρτήσει του CN για προηγούμενη υγρασιακή τύπου ΙΙ (CN II ) : 64

65 CN CN III I CNII = 0, , 0059CN CNII = 2,334 0, 01334CN II II (16) (17) Όσον αφορά τα προβλήματα εφαρμογής του CN έχουν γίνει κατά καιρούς σχόλια και διορθώσεις στον τρόπο εκτίμησης του CN, αλλά και της αρχικής συγκράτησης Ιa. Η θεωρία του CN είναι κάπως ασαφής, αφού κρύβει το πραγματικό περιεχόμενο που αντιπροσωπεύει: την αποθηκευτικότητα της λεκάνης. Επιπλέον η εισαγωγή μιας παραμέτρου που παίρνει τιμές από 0 μέχρι 100, ίσως κάπου να οδηγεί σε λάθος εκτιμήσεις για το σύνολο των λεκανών. Έτσι σε τελευταίες εκδόσεις της USDA Soil Conservation Service, δεν περιέχονται τιμές του CN μικρότερες του 30. Επίσης, για λεκάνες με CN μικρότερο του 40 συνίσταται να προτιμάται κάποια άλλη μέθοδος εκτίμησης της απορροϊκής βροχής. Ένα άλλο χαρακτηριστικό της προηγούμενης μεθόδου είναι ότι παίρνει την αρχική συγκράτηση Ia, σαν ένα κλάσμα της αποθήκευσης S (Ia = 0,2S) της λεκάνης. Η αρχική συγκράτηση όμως εξαρτάται πάρα πολύ από τις αλλαγές των χαρακτηριστικών της λεκάνης. Παρόλα αυτά η χρησιμοποίηση της μεθόδου του απορροϊκού συντελεστή CN της SCS για την εκτίμηση της απορροϊκής βροχής είναι μια τεχνική η οποία χρησιμοποιείται διεθνώς και εφαρμόζεται σε πολλά λογισμικά πακέτα και μοντέλα. Λεπτομέρειες για τη διαδικασία εκτίμησης του CN και τα προβλήματα εφαρμογής του μπορούν να αναζητηθούν στις διδακτικές σημειώσεις του Παπαμιχαήλ (1991), στα βιβλία του Maidment (1993), του Wanielista et. al. (1997), στην εργασία των Παπαμιχαήλ και Παπαδήμου (1995) και αλλού. 7.4 Δεδομένα, μεθοδολογία και αποτελέσματα κατά την εφαρμογή της μεθόδου του απορροϊκού συντελεστή Τα δεδομένα που απαιτούνται για την εφαρμογή της μεθόδου είναι τα εξής : Τοπογραφικός χάρτης. Εδαφολογικός χάρτης με στοιχεία κοκκομετρικής ανάλυσης για κάθε εδαφικό τύπο. Χάρτης χρήσεων ή κάλυψης γης. Ημερήσιες τιμές βροχόπτωσης. 65

66 Στην παρούσα εργασία ψηφιοποιήθηκαν τα φύλλα Τυμπάκιον και Επάνω Αρχάναι των τοπογραφικών χαρτών της ΓΥΣ σε κλίμακα 1:50000 με σκοπό την οριοθέτηση του υδροκρίτη της λεκάνης και την εκτίμηση ορισμένων γεωμορφολογικών στοιχείων που μπορεί να φανούν χρήσιμα. Λόγω της έλλειψης εδαφολογικών στοιχείων από εδαφοτομές, εδαφοσειρές ή χάρτες γαιών, ο εδαφολογικός χάρτης της περιοχής (εικόνα 29) κατασκευάστηκε εναλλακτικά από τους γεωλογικούς χάρτες (φύλλα Τυμπάκιον και Επάνω Αρχάναι) της περιοχής οι οποίοι ψηφιοποιήθηκαν σε κλίμακα 1:50000 σε συνδυασμό με μια μελέτη των δασικών εδαφών της Ελλάδας του Γεωργίου Νάκου (1977) και του Υπουργείου Γεωργίας. Η μελέτη αυτή πραγματεύεται σε τι εδάφη αντιστοιχούν οι διάφοροι γεωλογικοί σχηματισμοί με βάση την κοκκομετρική τους σύσταση. Ο χάρτης χρήσεων γης προήλθε από το πρόγραμμα Corine Land Cover. Οι ημερήσιες τιμές βροχόπτωσης ελήφθησαν από τους μετεωρολογικούς σταθμούς της Γέργερης και της Αγίας Βαρβάρας. Εικόνα 29 : Εδαφολογικός χάρτης της λεκάνης του Ληθαίου. 66

67 Όσον αφορά τον υδρολογικό τύπο εδάφους που αντιστοιχεί ο κάθε γεωλογικός σχηματισμός να αναφερθεί ξανά συνοπτικά ότι οι ασβεστόλιθοι αντιστοιχούν σε αργιλλώδη εδάφη και τύπο D, ο φλύσχης σε αργιλλοπηλώδη-πηλώδη και τύπο C, ο αδιαίρετος σχηματισμός του νεογενούς (άμμοι, κροκαλοπαγή, ιλύες και άργιλοι) σε αμμοαργιλλοπηλώδη και τύπο C, οι νεογενείς μάργες και μαργαϊκοί ασβεστόλιθοι σε αργιλλώδη-αργιλλωπηλώδη και τύπο D και τα τεταρτογενή ιζήματα σε αμμοπηλώδη και πηλοαμμώδη εδάφη και τύπο A. Πίνακας 30 : Τιμή του απορροϊκού συντελεστή CN για αστικές περιοχές (Neitsch et.al., 2005). Κάλυψη Υδρολογικός τύπος εδάφους Τύπος κάλυψης Ποσοστό αδιαπέρατης περιοχής A B C D Αστικές περιοχές Εμπορικοί χώροι και επιχειρήσεις 85% Βιομηχανική ζώνη 72% Κατοικημένες περιοχές σύμφωνα με τη μέση έκταση των οικοπέδων 1/8 εκτάρια 65% /4 εκτάρια 38% /3 εκτάρια 30% /2 εκτάριο 25% εκτάριο 20% εκτάρια 12% Πίνακας 31 : Αντιστοιχία από την περιγραφή κάλυψης γης κατά το Corine Land Cover στην περιγραφή χρήσης και διαχείρισης γης κατά τη μέθοδο της SCS. Περιγραφή κάλυψης γης από Κωδικός Corine Land Cover Αντιστοιχία σε χρήση γης της SCS 113 Διακεκομμένη αστική δόμηση Αστική, 65% αδιαπέρατη περιοχή 221 Αμπελώνες Γραμμικές καλλιέργειες σε ευθείες γραμμές και σε αναβαθμούς με καλές υδρολογικές συνθήκες 223 Ελαιώνες Γραμμικές καλλιέργειες σε ευθείες γραμμές και κατά τις ισοϋψείς με καλές υδρολογικές συνθήκες 242 Αστική 20% αδιαπέρατη περιοχή, χαμηλά δημητριακά σε Σύνθετα συστήματα ευθείες γραμμές και κατά τις ισοϋψείς με καλές καλλιέργειας υδρολογικές συνθήκες και λιβάδια 243 Γη που καλύπτεται από τη γεωργία με εκτάσεις φυσικής βλάστησης χαμηλά δημητριακά σε ευθείες γραμμές και κατά τις ισοϋψείς με καλές υδρολογικές συνθήκες και δασώσεις εκτάσεις με μέτριες υδρολογικές συνθήκες 323 Σκληροφυλική βλάστηση δασώσεις εκτάσεις με μέτριες υδρολογικές συνθήκες 331 Φυσικοί Βοσκότοποι Λιβάδια 333 Αραιή Βλάστηση Χέρσες εκτάσεις 67

68 Για τις χρήσεις και την κάλυψη γης της λεκάνης πραγματοποιήθηκε επίσης αντιστοίχιση όσον αφορά στο σε τι τύπο της SCS (πίνακας 22 για αγροτικές και δασικές εκτάσεις και πίνακας 30 για αστικές) αντιστοιχεί η κάθε χρήση γης. Όλες οι αντιστοιχίες παρατίθενται αναλυτικά στον πίνακα 31. Να σημειωθεί ότι οι αντιστοιχίες πραγματοποιήθηκαν κατά την προσωπική κρίση του συγγραφέα, σύμφωνα όμως με τα σχήματα και τις εικόνες του εγχειριδίου του Corine Land Cover (Bossard et. al., 2000). Στις περιπτώσεις που οι χρήσεις γης που αντιστοιχούν σε κάθε κάλυψη γης είναι περισσότερες από μία τότε ως απορροϊκός συντελεστής CN θεωρήθηκε μια μέση τιμή των απορροϊκών συντελεστών της κάθε χρήσης γης που προέκυψε από τον πίνακα 22. Ξεκινώντας τη διαδικασία εφαρμογής της μεθόδου, η λεκάνη απορροής διαιρέθηκε σε υδρολογικές μονάδες, δηλαδή σε περιοχές με μοναδικό συνδυασμό υδρολογικού τύπου εδάφους και χρήσεως γης. Περιοχές με ίδιο συνδυασμό υδρολογικού τύπου εδάφους και χρήσεως γης, αλλά με διαφορετικό ύψος βροχόπτωσης όπως προέκυψε από το χάρτη κατανομής του ετήσιου ύψους βροχόπτωσης (βλέπε εικόνα 10 στο κεφάλαιο 5.1) θεωρήθηκαν ξεχωριστές υδρολογικές μονάδες. Σύμφωνα με όλα τα παραπάνω δεδομένα και προϋποθέσεις η λεκάνη διαιρέθηκε σε 63 υδρολογικές μονάδες (εικόνα 30). Να σημειωθεί ότι τη μεθοδολογία αυτή με το διαχωρισμό των υδρολογικών μονάδων στη λεκάνη την χρησιμοποιούν διάφορα λογισμικά πακέτα, όπως κυρίως το SWAT. Έχοντας γνώση λοιπόν του υδρολογικού τύπου εδάφους και της χρήσης ή του συνδυασμού των χρήσεων γης της κάθε υδρολογικής μονάδας, εκτιμήθηκε αρχικά ο απορροϊκός συντελεστής της κάθε μίας υδρολογικής μονάδας και για τις τρεις περιπτώσεις προηγούμενης υγρασιακής κατάστασης από τον πίνακα 22 και τις σχέσεις 14 και 15 και εν συνεχεία υπολογίστηκε η μέγιστη αποθηκευτική ικανότητα του εδάφους S από τη σχέση 6. Η προηγούμενη υγρασιακή κατάσταση του εδάφους χαρακτηρίστηκε σύμφωνα με τον πίνακα 21 του κεφαλαίου 6.2. Σαν χειμερινή ή μη βλαστική θεωρήθηκε η περίοδος από τα μέσα Δεκεμβρίου έως το τέλος Μαρτίου (περίοδος που απουσιάζει η βλάστηση και τα περισσότερα είδη καλλιεργειών). Το χρονικό αυτό διάστημα κατά περιπτώσεις διαφοροποιήθηκε ανάλογα με το ύψος της θερμοκρασίας η οποία παίζει κι αυτή πολύ σημαντικό ρόλο για την προηγούμενη υγρασιακή κατάσταση του εδάφους. 68

69 Εικόνα 30 : Διαχωρισμός των 63 υδρολογικών μονάδων όπως φαίνεται από την αρίθμηση στην εικόνα. 69

70 Πίνακας 32 : Διάφορα στοιχεία των 63 υδρολογικών μονάδων. Α/α Χρήση γης /Εδαφικός τύπος CN II S II CN I S I CN III S III P(%) 1 333D % 2 331D % 3 323D % 4 333D % 5 331D % 6 333D % 7 331D % 8 331C % 9 333C % A % C % C % C % D % C % C % D % D % C % C % C % C % C % C % A % A % C % A % D % D % D % C % D % D % A % D % D % C % C % D % D % D % D % C % C % C % 70

71 47 323C % C % C % C % C % C % C % D % C % D % C % A % D % D % D % C % D % Στην εικόνα 30 απεικονίζονται οι 63 υδρολογικές μονάδες και στον πίνακα 32 τα διάφορα στοιχεία τους όπως ο απορροϊκός συντελεστής και η μέγιστη αποθηκευτική ικανότητα του εδάφους για προηγούμενη υγρασιακή κατάσταση τύπου Ι (CN I και S I ), τύπου ΙΙ (CN II και S II ) και τύπου ΙΙΙ (CN III και S III ), καθώς και το υψηλότερο ή χαμηλότερο ποσοστό % της ημερήσιας βροχόπτωσης που παρουσιάζει η κάθε υδρολογική μονάδα σε σχέση με τη μέση ημερήσια βροχόπτωση [στήλη P(%)]. Ως μέση ημερήσια βροχόπτωση στη λεκάνη θεωρήθηκε η μέση τιμή της βροχόπτωσης των σταθμών της Αγίας Βαρβάρας και της Γέργερης, μειωμένη όμως κατά 11,3%, καθώς όπως προέκυψε από το προηγούμενο μοντέλο της παρούσας εργασίας η μέση ετήσια βροχόπτωση της λεκάνης του Ληθαίου είναι κατά 11,3% μικρότερη από τη μέση τιμή των δύο μέσων ετήσιων βροχοπτώσεων των δύο παραπάνω σταθμών. Αφού αρχικά υπολογίστηκε η μέση ημερήσια βροχόπτωση της λεκάνης, στη συνέχεια υπολογίστηκε και η ημερήσια βροχόπτωση σε κάθε υδρολογική μονάδα ξεχωριστά από τη στήλη P(%) του πίνακα 32. Ο τρόπος αυτός υπολογισμού της ημερήσιας βροχόπτωσης σε κάθε υδρολογική μονάδα χρησιμοποιήθηκε στην περίπτωση αυτή λόγω της ύπαρξης του χάρτη κατανομής της βροχόπτωσης και θεωρήθηκε ο πιο αξιόπιστος. Στην περίπτωση όμως που δεν υπάρχουν στοιχεία για την κατανομή της βροχόπτωσης της λεκάνης η 71

72 προσομοίωση της βροχόπτωσης στις υδρολογικές μονάδες στη λεκάνη μπορεί να πραγματοποιηθεί με άλλους τρόπους οι οποίοι παρατίθενται παρακάτω : Εάν σε μια υδρολογική λεκάνη υπάρχει αριθμός σταθμών ικανός για να δημιουργηθεί αξιόπιστο γραμμικό μοντέλο ύψους βροχής υψομέτρου, τότε μπορεί να εκτιμηθεί και ή μέση ημερήσια βροχόπτωση αλλά και η κατανομή της με βάση το υψόμετρο. Εάν ο αριθμός των σταθμών δεν επαρκεί για την παραπάνω περίπτωση τότε η κατανομή της βροχόπτωσης εκτιμάται με τη μέθοδο των πολυγώνων Thiessen και δεν απαιτείται και ο υπολογισμός της μέσης ημερήσιας βροχόπτωσης. Στην περίπτωση που υπάρχουν μόλις δύο ή ένας σταθμός εντός ή εγγύς της λεκάνης, ως μέση ημερήσια βροχόπτωση θεωρείται η μέση τιμή των δύο σταθμών ή του ενός σταθμού, η οποία θεωρείται ενιαία σε ολόκληρη τη λεκάνη. Γνωρίζοντας τα δεδομένα της εξίσωσης 13, πραγματοποιήθηκε η προσομοίωση της επιφανειακής απορροής Q surf της κάθε μίας υδρολογικής μονάδας με ημερήσιο βήμα για το υδρολογικό έτος Κατόπιν με βάση το ποσοστό της επιφάνειας που καταλαμβάνει η κάθε υδρολογική μονάδα επί του συνόλου της λεκάνης υπολογίστηκε η ημερήσια άμεση επιφανειακή απορροή σε mm ισοδύναμου ύψους. Στον πίνακα 33 παρουσιάζεται ο μηνιαίος όγκος της επιφανειακής απορροής (Q surf x 10 6 m 3 ) της λεκάνης που εκτιμήθηκε από τη μέθοδο (εξίσωση 13) (εκτιμώμενη) και που έχει μετρηθεί στους υδρομετρικούς σταθμούς (μετρημένη) για το υδρολογικό έτος Πίνακας 33 : Εκτιμώμενη από τη μέθοδο και μετρημένη στους υδρομετρικούς σταθμούς μηνιαία επιφανειακή απορροή σε 10 6 m 3 για το υδρολογικό έτος Q surf (x 10 6 m 3 ) Σεπ. Οκτ. Νοε. Δεκ. Ιαν. Φεβ. Μαρ. Απρ. Μαι. Ιουν. Ιουλ. Αυγ. Εκτιμώμενη 0 0 5,44 1,01 0,44 1,15 0 0,32 0, Μετρημένη 0 0 0,28 1,17 0,4 1,02 0,29 0,39 0,13 0, Τα συμπεράσματα που προέκυψαν είναι ότι η προσομοίωση μπορεί να θεωρηθεί ικανοποιητική στο σύνολο των μηνών με εξαίρεση το μήνα Νοέμβριο όπου παρατηρήθηκε πολύ μεγάλη απόκλιση. Ο συντελεστής προσδιορισμού για όλους του μήνες ήταν ελάχιστος (R 2 = 0,05) λόγω της μεγάλης απόκλισης το μήνα Νοέμβριο, 72

73 ενώ όταν εξαιρέθηκε ο μήνας αυτός ο συντελεστής προσδιορισμού ανήλθε σε R 2 = 0,93 που είναι πάρα πολύ ικανοποιητικός. Στον πίνακα 34 παρουσιάζεται εκτιμώμενη από τη μέθοδο ημερήσια βροχόπτωση (mm), ο τύπος της προηγούμενης υγρασιακής κατάστασης (AMC) και το αντίστοιχο ισοδύναμο ύψος της επιφανειακής απορροής (mm) για το υδρολογικό έτος Πίνακας 34 : Παρουσίαση της εκτιμώμενης από τη μέθοδο ημερήσιας επιφανειακής απορροής (σε mm), της βροχόπτωσης (σε mm), του τύπου της προηγούμενης υγρασιακής κατάστασης του εδάφους (AMC) και της ημερομηνίας που πραγματοποιήθηκε η προσομοίωση για το υδρολογικό έτος Ημερομηνία P (mm) AMC Q surf (mm) Ημερομηνία P (mm) AMC Q surf (mm) 7/10/ I 0,013 24/1/ ,1 I 0,056 26/11/ ,5 I 4,275 27/1/2001 7,8 II 0,098 27/11/ ,4 II 29,843 1/2/ ,5 I 0,105 28/11/ ,1 III 18,43 2/2/ ,2 II 1,864 29/11/ ,2 III 57,418 3/2/ ,8 III 3,672 30/11/ ,4 III 16,569 11/2/ ,3 I 0,103 5/12/ ,9 I 0,762 12/2/ ,2 II 2,824 6/12/2000 8,3 II 0,117 13/2/ ,2 III 14,096 7/12/ III 12,868 14/2/2001 7,3 III 0,611 8/12/ III 8,833 16/2/ ,5 III 2,893 23/12/ ,6 I 0,633 20/2/ ,6 II 0,378 30/12/ ,4 I 0,162 22/2/ ,3 I 0,041 31/12/2000 9,5 II 0,168 24/2/2001 5,4 II 0,029 1/1/ ,1 II 1,175 6/4/2001 9,6 I 0,019 2/1/ ,9 III 4,813 7/4/ ,9 I 6,528 6/1/ ,6 III 4,092 10/4/2001 8,2 III 0,851 16/1/ ,4 I 0,061 13/5/ ,8 I 0,41 17/1/2001 7,8 I 0,005 Το μοντέλο αυτό μας δίνει τη δυνατότητα να εκτιμήσουμε το ύψος της ετήσιας επιφανειακής απορροής σε κάθε υδρολογική μονάδα, μπορούμε να απεικονίσουμε γραφικά στο χάρτη την κατανομή της ετήσιας επιφανειακής απορροής στη λεκάνη, εφόσον βέβαια τα αποτελέσματα είναι αξιόπιστα. Στην προκειμένη περίπτωση αυτό δεν μπόρεσε να πραγματοποιηθεί λόγω της τεράστιας αυτής απόκλισης το μήνα Νοέμβριο που όμως προκάλεσε και σημαντική απόκλιση στην προσομοίωση της ετήσιας επιφανειακής απορροής και έτσι τα αποτελέσματα δεν θεωρήθηκαν αξιόπιστα. Εκείνο όμως το οποίο κατέστη δυνατό να πραγματοποιηθεί από τους υπόλοιπους μήνες όπου η προσομοίωση ήταν απόλυτα αξιόπιστη, ήταν να εκτιμηθεί, να 73

74 καταγραφεί (πίνακας 35) και να απεικονιστεί (εικόνα 31) η κατανομή του συντελεστή επιφανειακής απορροής στη λεκάνη και το ποσοστό της επιφανειακής απορροής (Q HRU /Q total ) (πίνακας 35 και εικόνα 32) που δίνει η κάθε υδρολογική μονάδα επί του συνόλου της επιφανειακής απορροής της λεκάνης, δηλαδή ουσιαστικά αν καταγραφεί η ποιοτική κατανομή του ύψους της επιφανειακής απορροής στη λεκάνη. Πίνακας 35 : Συντελεστής επιφανειακής απορροής (x100%) και ποσοστό της επιφανειακής απορροής επί του συνόλου της λεκάνης της κάθε υδρολογικής μονάδας. Υδρολογική μονάδα (Α/α) Συντελεστής επιφανειακής απορροής (%) Q HRU /Q total (%) Υδρολογική μονάδα (Α/α) Συντελεστής επιφανειακής απορροής (%) Q HRU /Q total (%) 1 45,1 8, ,5 1, ,6 2, ,7 1, ,2 2, ,6 0, ,74 5, ,2 1, ,2 1, ,5 3, ,6 8, ,2 2,13 7 7,9 1, ,2 0,87 8 7,1 1, ,2 1, ,1 5, ,7 2, ,1 0, ,6 0, ,6 0, ,6 1, ,7 0, ,8 0, ,3 0, ,3 4, ,1 0, ,2 0, ,9 0, ,5 0, , ,5 1, ,5 0, ,6 1, ,6 0, ,4 0, ,1 0, ,1 2, ,6 0, ,9 1, ,2 0, ,9 1, ,3 1, ,3 55 6,5 0, ,1 1, ,8 0, ,6 0, ,1 0, ,2 0, ,2 0, , ,2 1, ,7 0, ,4 2, ,2 1, ,3 1, ,7 1, ,4 1, ,9 1, ,3 1, ,5 0,98 74

75 Εικόνα 31 : Κατανομή του συντελεστής επιφανειακής απορροής (%) στη λεκάνη Παρατηρείται ότι ο υψηλότερος συντελεστής επιφανειακής απορροής παρουσιάζεται στο βόρειο-βορειοδυτικό και στο ανατολικό τμήμα της λεκάνης ενώ ο χαμηλότερος στο νότιο και στο κεντροανατολικό. Παρόμοια περίπου είναι και η κατανομή του ύψους της επιφανειακής απορροής στη λεκάνη. Στο επόμενο στάδιο της εφαρμογής του μοντέλου και της μεθόδου προσομοιώθηκε η ημερήσια, μηνιαία και ετήσια επιφανειακή απορροή της λεκάνης για τα υδρολογικά έτη , και Επειδή όμως η διαδικασία της προσομοίωσης που έλαβε χώρα για το υδρολογικό έτος με το ημερήσιο 75

76 αυτό χρονικό βήμα και για κάθε υδρολογική μονάδα ήταν ιδιαίτερα χρονοβόρα επελέγη άλλος τρόπος προσομοίωσης αρκετά πιο σύντομος. Εικόνα 32 : Ποιοτική κατανομή του ύψους της επιφανειακής απορροής στη λεκάνη με βάση το ποσοστό της επιφανειακής απορροής που δίνει η κάθε υδρολογική επί του συνόλου της επιφανειακής απορροής της λεκάνης. Έχοντας εκτιμήσει τη μέση ημερήσια επιφανειακή απορροή της λεκάνης κατά το υδρολογικό έτος , προέκυψαν ζευγάρια τιμών ημερήσιας επιφανειακής απορροής ημερήσιας βροχόπτωσης για τους τρεις τύπους της προηγούμενης υγρασιακής κατάστασης όπως φαίνεται στον πίνακα 34. Από τα ζευγάρια τιμών που προέκυψαν και ορισμένα άλλα, τα οποία προέκυψαν από προσομοίωση για διάφορες τυχαίες τιμές ημερήσιας βροχόπτωσης και προστέθηκαν για λόγους υψηλότερης ακρίβειας και αξιοπιστίας, δημιουργήθηκαν έξι πολυωνυμικά μοντέλα (εξισώσεις) 76