ΑΝΑΠΤΥΞΗ ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΟΥ ΜΟΝΤΕΛΟΥ ΠΡΟΣΟΜΟΙΩΣΗΣ ΤΗΣ ΡΟΗΣ ΜΕ ΤΗ ΧΡΗΣΗ ΤΟΥ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑΤΟΣ MIKE SHE. ΕΦΑΡΜΟΓΗ ΣΤΟΝ ΥΔΡΟΦΟΡΕΑ ΜΟΥΔΑΝΙΩΝ ΧΑΛΚΙΔΙΚΗΣ

Transcript

1 AΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ ΠΟΛΥΤΕΧΝΙΚΗ ΣΧΟΛΗ ΤΜΗΜΑ ΠΟΛΙΤΙΚΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑ ΜΕΤΑΠΤΥΧΙΑΚΩΝ ΣΠΟΥΔΩΝ ΕΙΔΙΚΕΥΣΗΣ ΠΡΟΣΤΑΣΙΑ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ ΚΑΙ ΒΙΩΣΙΜΗ ΑΝΑΠΤΥΞΗ ΔΙΠΛΩΜΑΤΙΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ ΑΝΑΠΤΥΞΗ ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΟΥ ΜΟΝΤΕΛΟΥ ΠΡΟΣΟΜΟΙΩΣΗΣ ΤΗΣ ΡΟΗΣ ΜΕ ΤΗ ΧΡΗΣΗ ΤΟΥ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑΤΟΣ MIKE SHE. ΕΦΑΡΜΟΓΗ ΣΤΟΝ ΥΔΡΟΦΟΡΕΑ ΜΟΥΔΑΝΙΩΝ ΧΑΛΚΙΔΙΚΗΣ ΤΕΡΕΛΙΔΗΣ ΑΛΕΞΑΝΔΡΟΣ Διπλ. Πολιτικός Μηχανικός Θεσσαλονίκη, Οκτώβριος 2013

2 Περίληψη Το πρόβλημα της διαχείρισης των υδατικών πόρων εμφανίζεται έντονο στον ελλαδικό χώρο και χαρακτηρίζεται κυρίως από την έλλειψη επαρκούς σχεδιασμού και συντονισμού μεταξύ των αρμόδιων φορέων. Οι υπεύθυνοι για τη σωστή διαχείριση των υδατικών πόρων θα πρέπει να στοχεύουν σε μια βιώσιμη διαχείριση στα όρια μιας λεκάνης απορροής, με απώτερο στόχο τον έλεγχο όχι μόνο της ποσότητας αλλά και της ποιότητας του νερού, καθώς και την ελαχιστοποίηση των δυσμενών επιπτώσεων. Κρίνεται λοιπόν σημαντική η εκτίμηση της απόκρισης των υδατικών συστημάτων σε επίπεδο λεκάνης απορροής, με σκοπό την ολοκληρωμένη και βιώσιμη διαχείριση των υδατικών πόρων. Σκοπός της παρούσας μελέτης, είναι η διερεύνηση των υδατικών πόρων στη λεκάνη του Δήμου Μουδανιών της Χαλκιδικής. Έπειτα από κατάλληλη συλλογή υπαρχουσών μετρήσεων, ταξινόμηση διαθέσιμων δεδομένων, καθώς και επεξεργασία αυτών, προχωρήσαμε στη δημιουργία ενός υδρολογικού μοντέλου, το οποίο μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την εκτίμηση όχι μόνο των υπόγειων, αλλά και των επιφανειακών υδατικών πόρων. Το μοντέλο δημιουργήθηκε και επεξεργάστηκε με τη χρήση του υδρολογικού μοντέλου MIKE SHE, το οποίο έχει κατασκευαστεί από το Δανέζικο Υδρολογικό Ινστιτούτο Νερού και Περιβάλλοντος (Danish Hydrology Institute Water & Environment, DHI). Δεδομένου ότι η μελέτη κατευθύνθηκε προς την ενδελεχή εξέταση της υδρολογικής λεκάνης των Μουδανιών, το MIKE SHE αποτέλεσε το κατάλληλο μοντέλο για την εξαγωγή ασφαλών συμπερασμάτων. Για την αντιπροσωπευτικότερη και ακριβέστερη επίτευξη της προσομοίωσης, χρησιμοποιήθηκαν δεδομένα από προηγούμενες μελέτες που έχουν λάβει χώρα στην υπό μελέτη περιοχή. Τα δεδομένα αυτά, σε συνδυασμό με την πολυπλοκότητα των μεθόδων που χρησιμοποιεί το πρόγραμμα, κατέστησαν τα δημιουργούμενο μοντέλο ικανό να προσομοιώσει επαρκώς τις υδραυλικές ιδιότητες της περιοχής, εκπροσωπώντας πλήρως όλα τα υδρολογικά της στοιχεία. i

3 Abstract The problem of water management in Greece is of great importance and it is mainly characterized by the lack of adequate planning and coordination between relevant administrative organs. Those responsible for the proper management of water resources should aim for a sustainable management within the boundaries of a catchment area and control, not only the quantity, but also the quality of water, in order to minimize possible adverse impacts. It is, therefore, significant to assess the response of water systems in the catchment area level, for an integrated and sustainable management of water resources. The purpose of this study is to explore the water resources of the Moudania basin, in the southwest of Chalkidiki, Greece. After properly collecting any existing measurements, classifying the available data and processing them, we managed to create a hydrological model. The created model can be used to estimate, not only groundwater, but also surface water resources. The model was created and edited with the use of the hydrological model MIKE SHE, which is manufactured by the Danish Hydrological Institute of Water and Environment (DHI). Since the study was directed to a thorough examination of the catchment basin of Moudania, the MIKE SHE was the appropriate model, in order to draw firm conclusions. To achieve a representative and accurate simulation, we used data from previous studies that have taken place in the study area. The aforementioned data were used in combination with the complexity of the methods that are embedded in the program. Thus, the generated model fully simulated the hydraulic properties of the region. ii

4 Πρόλογος Η παρούσα διπλωματική εργασία εκπονήθηκε στα πλαίσια του Μεταπτυχιακού Προγράμματος «Προστασία Περιβάλλοντος και Βιώσιμη Ανάπτυξη», του τμήματος Πολιτικών Μηχανικών του Αριστοτελείου Πανεπιστημίου Θεσσαλονίκης, με επιβλέπουσα τριμελή επιτροπή τους: κ. Θεοδοσίου Νικόλαο, Αναπληρωτή Καθηγητή Α.Π.Θ., κ. Κατσιφαράκη Κωνσταντίνο, Καθηγητή Α.Π.Θ., κ. Μπίκα Δημήτριο, Καθηγητή Α.Π.Θ. Κατ αρχήν, θα θέλαμε να ευχαριστήσουμε την εταιρία DHI για τη δωρεάν παραχώρηση του λογισμικού ΜΙΚΕ, το οποίο χρησιμοποιήθηκε για την εκπόνηση της παρούσας διπλωματικής εργασίας. Ειδικότερα, θα θέλαμε να ευχαριστήσουμε τον κ. Μουσούλη Ηλία, εκπρόσωπο της εταιρίας στην Ελλάδα για την συνεχή και αποτελεσματική υποστήριξη του. Προσωπικά, θα ήθελα να ευχαριστήσω τον επιβλέποντα καθηγητή κ. Θεοδοσίου Νικόλαο, για την άριστη συνεργασία και τη διαρκή βοήθεια που μου προσέφερε κατά τη διάρκεια της εργασίας αυτής. Η παρούσα εργασία στηρίχθηκε σε δεδομένα τα οποία μου παραχώρησε ο υποψήφιος διδάκτορας Σιάρκος Ηλίας, τον οποίο και ευχαριστώ θερμά. iii

5 Περιεχόμενα Περίληψη...i Abstract... ii Πρόλογος... iii Κεφάλαιο Ο υδρολογικός κύκλος Εισαγωγή Τα μέρη του υδρολογικού κύκλου... 2 Κεφάλαιο Το πρόβλημα της διαχείρισης των υδατικών πόρων Γενικά Η περίπτωση της Ελλάδας Το φαινόμενο της υπεράντλησης και οι συνέπειές του Στόχοι-Εργαλεία διαχείρισης των υδατικών πόρων... 9 Κεφάλαιο Δημιουργία μοντέλων Εισαγωγή Τα μαθηματικά Μοντέλα Τα Υδρολογικά Μοντέλα Κεφάλαιο Το υδρολογικό μοντέλο MIKE SHE Εισαγωγή Μοντέλα MIKE Το μοντέλο MIKE SHE Συνιστώσες σχηματική απεικόνιση του μοντέλου Κεφάλαιο Μελέτη υδροφορέα στην περιοχή των Μουδανιών Ιστορικά στοιχεία της υπό μελέτη περιοχής Περιγραφή της περιοχής μελέτης Κεφάλαιο Εφαρμογή του μοντέλου MIKE SHE Περιγραφή του μοντέλου ροής στην κορεσμένη ζώνη iv

6 6.2 Δεδομένα εισόδου στο ομοίωμα MIKE SHE Προεπεξεργασία των δεδομένων Εξαγωγή-ανάλυση των αποτελεσμάτων Προφίλ της στάθμης του νερού Δημιουργία χρονοσειρών Κεφάλαιο Συμπεράσματα Βιβλιογραφία v

7 Κεφάλαιο 1 Ο υδρολογικός κύκλος 1.1 Εισαγωγή Το νερό, πέρα από βασικό συστατικό όλων των οργανισμών, αποτελεί μεταφορικό μέσο και σπουδαίο φορέα ενέργειας, ιδιότητες που το καθιστούν αγαθό ζωτικής σημασίας. Επίσης, οι εναλλαγές πήξης και τήξης και οι καλές διαλυτικές ικανότητές του, συμβάλλουν στη δημιουργία των εδαφών. Το νερό καταλαμβάνει το 17% της επιφάνειας της Γης, τα αποθέματα όμως σε πόσιμο νερό, ανέρχονται στο μόλις 2,6% των συνολικών αποθεμάτων. Μέσω της επίδρασης της ηλιακής ενέργειας, ένα μέρος του νερού της Γης παραμένει σε διαρκή κυκλοφοριακή κίνηση μεταξύ της γήινης επιφάνειας και της ατμόσφαιρας. Το ποσό του νερού που συμμετέχει στη διαδικασία αυτή, η οποία είναι γνωστή και σαν υδρολογικός κύκλος, ανέρχεται στα 493*10 3 km 3. Η ποσότητα όμως αυτή, αν και φαίνεται μεγάλη, αν εκφραστεί ως προς το σύνολο των αποθεμάτων της Γης, ανέρχεται στο 1% περίπου. Εικόνα 1.1: Παγκόσμια κατανομή νερού Τα ύδατα φτάνουν στην επιφάνεια της Γης με τη μορφή κατακρημνίσεων, δηλαδή βροχής, χιονιού ή χαλαζιού. Από αυτά, ένα μέρος τους εξατμίζεται και επιστρέφει άμεσα στην ατμόσφαιρα. Το μεγαλύτερο μέρος τους φτάνει στο έδαφος και εξατμίζεται είτε από την εδαφική επιφάνεια, είτε διαμέσου της διαπνοής των φυτών. Ένα μικρότερο ποσοστό διηθείται στα βαθύτερα στρώματα της γης, σχηματίζοντας με αυτόν τον τρόπο τα υπόγεια νερά. Η 1

8 μεγαλύτερη όμως ποσότητα του νερού απορρέει επιφανειακά προς τις χαμηλότερες περιοχές για να καταλήξει τελικά σε μεγαλύτερους αποδέκτες. Έπειτα, το νερό εξατμίζεται και επιστρέφει στην ατμόσφαιρα. Ο υδρολογικός κύκλος δεν εξελίσσεται με ομοιόμορφο τρόπο, με αποτέλεσμα να παρουσιάζει συχνά μεταπτώσεις. Για παράδειγμα, οι έντονες βροχοπτώσεις μπορεί να οδηγήσουν στην εμφάνιση πλημμυρών, ενώ η μείωση ή και έλλειψη βροχοπτώσεων, ενδέχεται να οδηγήσει σε λειψυδρία. Κατά την κίνηση του από τις υψηλότερες προς τις χαμηλότερες περιοχές, το νερό παρασύρει, μεταφέρει και αποθέτει κάθε είδους ύλες, ιδιότητα η οποία το κατατάσσει σε έναν από τους σημαντικότερους γεωμορφολογικούς παράγοντες Τα μέρη του υδρολογικού κύκλου Τα μέρη του υδρολογικού κύκλου, σύμφωνα με τη Γεωλογική Υπηρεσία των ΗΠΑ, είναι: Αποθήκευση νερού στη θάλασσα Εξάτμιση Εξατμισοδιαπνοή Εξάχνωση Νερό στην ατμόσφαιρα Συμπύκνωση Κατακρημνίσματα Αποθήκευση νερού σε πάγους και χιόνια Απορροή από λιώσιμο του χιονιού Επιφανειακή απορροή Ροή σε υδατορεύματα Αποθήκευση γλυκού νερού Διήθηση Αποθήκευση υπόγειου νερού Εκφόρτιση υπόγειου νερού Πηγές 2

9 Εικόνα 1.2: Τα στάδια του υδρολογικού κύκλου Τα επιφανειακά νερά ανανεώνονται με πολύ πιο γρήγορους ρυθμούς σε σχέση με τα υπόγεια. Το φαινόμενο αυτό οφείλεται στην ανανεώσιμη φύση των υδατικών πόρων, άρα δεν έχει σημασία η ποσότητα του νερού που είναι αποθηκευμένη, αλλά η ποσότητα του νερού που ανανεώνεται. Επομένως, μας ενδιαφέρει η δυναμική εικόνα κυκλοφορίας του νερού μέσα στον υδρολογικό κύκλο και όχι η στατική εικόνα αποθήκευσής του. 3

10 Κεφάλαιο 2 Το πρόβλημα της διαχείρισης των υδατικών πόρων 2.1 Γενικά Το νερό δεν αποτελεί μόνο έναν πολύτιμο φυσικό πόρο, αναγκαίο για την ύπαρξη και διατήρηση της ζωής, αλλά μπορεί να θεωρηθεί και ως οικονομικό ή περιβαλλοντικό αγαθό. Το κύριο χαρακτηριστικό του, το οποίο το διαχωρίζει από τους υπόλοιπους φυσικού πόρους, είναι το γεγονός ότι είναι μοναδικό και αναντικατάστατο. Η βιώσιμη διαχείριση των υδατικών πόρων, αποτελεί τη βασικότερη παράμετρο της βιώσιμης ανάπτυξης. Σε παγκόσμιο επίπεδο, η κατανάλωση για διάφορες χρήσεις αυξάνεται με ταχύτατους ρυθμούς. Η προσφορά όμως του εν λόγω αγαθού είναι περιορισμένη, έχοντας ανώτερα όρια. Σε πολλές περιοχές του κόσμου, οι υδατικοί πόροι δεν επαρκούν ούτε για την κάλυψη των απλών καθημερινών αναγκών, γεγονός το οποίο αποτελεί πολύ μεγάλο εμπόδιο στην ανάπτυξη των χωρών αυτών. 2.2 Η περίπτωση της Ελλάδας Στην Ελλάδα, όπως και σε άλλες Μεσογειακές χώρες, η ζήτηση του νερού είναι μέγιστη κατά την θερινή περίοδο, όταν δηλαδή η προσφορά του είναι η ελάχιστη. Δηλαδή, η χρονική κατανομή ζήτησης και προσφοράς είναι αντίστροφες. Το πρόβλημα εντοπίζεται εντονότερο σε περιοχές με μέτριο ή φτωχό υδατικό δυναμικό, όπου λόγω της μεγάλης πληθυσμιακής πυκνότητας και της έντονης οικονομικής δραστηριότητας (τουριστικές κυρίως περιοχές), υπάρχει μεγάλη ζήτηση. Άρα, εκτός από την δυσανάλογη χρονική κατανομή της ζήτησης, παρατηρείται και δυσανάλογη (αντίστροφη) χωρική κατανομή ανάμεσα στη προσφορά και στη ζήτηση. Έτσι, τίθεται το πρόβλημα της διαχείρισης των υδατικών πόρων. Οι συνεχώς αυξανόμενες ανάγκες σε νερό, έχουν ως αποτέλεσμα τα εξής: Την υπεράντληση των υπόγειων υδροφορέων, με αποτέλεσμα τη μεταβίβαση των αντλήσεων σε όλο και βαθύτερους υδροφόρους ορίζοντες Τη δημιουργία ταμιευτήρων σε ανεπαρκείς ή σε ακατάλληλες θέσεις Την αναγκαιότητα μεταφοράς του νερού σε όλο και μεγαλύτερες αποστάσεις, με αποτέλεσμα την κατασκευή πολύπλοκων και δαπανηρών τεχνικών έργων Τη χρήση του νερού σε τομείς που δεν έχουν προβλεφθεί, όπως για παράδειγμα τη συχνή χρήση νερού ύδρευσης για αρδευτικές, βιομηχανικές και βιοτεχνικές ανάγκες 4

11 Εικόνα 2.1: Με βάση τις βροχοπτώσεις και τις πηγές νερού, η Ελλάδα διακρίνεται σε τέσσερις βασικές ζώνες διαθεσιμότητας υδατικών πόρων και σε δεκατέσσερα υδατικά διαμερίσματα (Ν. 1739/87) 5

12 Η διαθεσιμότητα του νερού είναι το ποσό του διαθέσιμου νερού της περιοχής, καθώς και η δυνατότητα καταμερισμού του σε διάφορες χρήσεις. Εξαρτάται από το ποσό του νερού που δέχεται η περιοχή λόγω των βροχοπτώσεων, από τα υπόγεια και επιφανειακά χαρακτηριστικά της περιοχής, όπως και από την επεξεργασία που επιδέχεται το νερό. Στα υπόγεια στρώματα, το νερό φτάνει σε βάθη όπου τα πετρώματα επιτρέπουν την κίνησή του, ενώ επιφανειακά, το νερό διανέμεται με κατάλληλα έργα μεταφοράς και αποθήκευσης. Εικόνα 2.2: : Διαθεσιμότητα νερού ανά περιφέρεια (Μιγκίρος κ.α., 1999). 2.3 Το φαινόμενο της υπεράντλησης και οι συνέπειές του Το πρόβλημα της υπεράντλησης στην Ελλάδα εμφανίζεται πολύ έντονο, αφού σπαταλιέται έως και 40% περισσότερο νερό από αυτό που απαιτείται. Η ολοένα αυξανόμενη 6

13 ζήτηση νερού και η υπάρχουσα νοοτροπία, έχουν οδηγήσει σε διάνοιξη πολλών παράνομων γεωτρήσεων. Σαν αποτέλεσμα, προκύπτει η υπεράντληση του νερού, η οποία είναι πολλαπλάσια όχι μόνο της ποσότητας συγκράτησης του νερού που έχει ο εκάστοτε υπόγειος υδροφορέας, αλλά και του ρυθμού ανανέωσης του νερού σε ετήσια βάση. Εκτός από την υπεράντληση των υδροφορέων όμως, παρατηρούνται και φαινόμενα υφαλμύρωσης των παράκτιων περιοχών. Παρακάτω φαίνονται σχηματικά τα προαναφερθέντα προβλήματα. Εικόνα 2.3: Ποσοστά αρδευόμενων εκτάσεων ανά περιφέρεια και δυνατότητα υπόγειου υδροφορέα σε σχέση με τον αριθμό των υπαρχόντων γεωτρήσεων (Μιγκίρος κ.α., 1999). 7

14 Εικόνα 2.4: Ποσοστά αρδευόμενων εκτάσεων ανά περιφέρεια και ο αριθμός των νόμιμωνπαράνομων γεωτρήσεων (Μιγκίρος κ.α., 1999). 8

15 Εικόνα 2.5: Χάρτης της Ελλάδας με τις ζώνες υφαλμύρωσης (Μιγκίρος κ.α., 1999). 2.4 Στόχοι-Εργαλεία διαχείρισης των υδατικών πόρων Κατά τη μελέτη των υπόγειων υδατικών πόρων, θα πρέπει να λαμβάνονται υπόψη τα εξής στοιχεία: Ο περιεχόμενος στους πόρους όγκος του νερού και στις ρωγμές των υδροφορέων, ο οποίος επιδέχεται εκμετάλλευσης Το ποσοστό εμπλουτισμού του υδροφορέα υπό φυσικές συνθήκες Οι συμπληρωματικοί υδατικοί πόροι Η μείωση της εξάτμισης των υπόγειων υδάτων ως συνάρτηση της πτώσης της στάθμης του υδροφόρου ορίζοντα (λόγω άντλησης ή εκροής) Κατά τη χρήση των υπόγειων υδάτων, θα πρέπει να εκτιμάται ο ρυθμός με τον οποίο μπορούν να αντλούνται από μία συγκεκριμένη λεκάνη, χωρίς να προκληθεί σημαντική 9

16 μεταβολή στα αποθέματά τους. Ο υποβιβασμός της στάθμης, έχει σαν αποτέλεσμα την αύξηση των υπόγειων εισροών, τη μείωση των υπόγειων εκροών, την αύξηση του εμπλουτισμού από τα υδατορέματα και τέλος, τη μείωση των απωλειών λόγω της εξατμισοδιαπνοής. Άρα, ο βαθμός χρήσης θα πρέπει να υπόκειται σε οικονομικούς και νομικούς (όπου κρίνεται απαραίτητο) περιορισμούς. Η αντίληψη που επικρατεί είναι ότι για να μεγιστοποιηθεί ο βαθμός χρήσης, θα πρέπει να αυξηθεί η αντλούμενη παροχή. Η μεγιστοποίηση του βαθμού χρήσης όμως, μπορεί να επιτευχθεί μέσω της αναδιάταξης των γεωτρήσεων αλλά και του προγράμματος άντλησης. Για τη μελέτη και ανάλυση των υπόγειων υδάτων, είναι απαραίτητη η γνώση των γεωλογικών συνθηκών του υδροπερατού μέσου (εντός του οποίου ρέει το υπόγειο νερό) και των υδραυλικών χαρακτηριστικών της υπόγειας ροής (πορώδες, υδραυλική αγωγιμότητα, μεταφορικότητα, αποθηκευτικότητα, παροχετευτικότητα, ειδική απόδοση κλπ). Η διαχείριση των υδατικών πόρων, πρέπει να έχει τους παρακάτω στόχους: Την προστασία των υδατικών πόρων από τη ρύπανση Τη διατήρηση του περιβάλλοντος και των οικοσυστημάτων Την προμήθεια νερού επαρκούς ποσότητας και κατάλληλης ποιότητας Την προστασία από ακραία καιρικά φαινόμενα Τη μεγιστοποίηση της αποδοτικότητας των υδατικών πόρων Τη διατήρηση των αναγκαίων αποθεμάτων για το μέλλον Την αποφυγή μη αντιστρέψιμων επεμβάσεων/ενεργειών Τον περιορισμό της αβεβαιότητας (Κουτσογιάννης, 2007) Σύμφωνα με τον Ασημακόπουλο (2008), τα βασικά εργαλεία για τη διαχείριση της ζήτησης του νερού είναι τα εξής: Επιβολή (μέσω νομοθεσίας, προτύπων, έκδοσης αυστηρών προδιαγραφών) Ενθάρρυνση (υποστήριξη/ενημέρωση των καταναλωτών για μια πιο ορθολογική χρήση του νερού) Τεχνολογία και Σχεδιασμός (ελαχιστοποίηση των απωλειών, διαχείριση των διαρροών, μέτρηση κατανάλωσης) Οικονομικά εργαλεία (οικονομικά κίνητρα-τιμολόγηση) Εκπαίδευση (πρόσβαση σε δεδομένα, πληροφόρηση-ενημέρωση-ευαισθητοποίηση των καταναλωτών) 10

17 Κεφάλαιο 3 Δημιουργία μοντέλων 3.1 Εισαγωγή Ένα μοντέλο είναι η αναπαράσταση ενός μέρους του φυσικού ή ανθρωπογενούς κατασκευασμένου κόσμου, η οποία μπορεί αρχικά να χαρακτηρισθεί ως φυσική, αναλογική, ή μαθηματική (Dingman, 2002). Ένα αναλογικό μοντέλο, χρησιμοποιεί τις παρατηρήσεις μιας διαδικασίας για την προσομοίωση μιας άλλης ανάλογης φυσικής διαδικασίας. Ένα φυσικό μοντέλο είναι μια μειωμένη έκδοση ενός πραγματικού συστήματος (Brooks et al., 1991). Ένα μαθηματικό μοντέλο αποτελείται από ρητή διαδοχική σειρά των εξισώσεων και από λογικά βήματα, τα οποία μετατρέπουν αριθμητικές εισροές σε αριθμητικές εξόδους (Dingman, 2002). Η έντονη εξέλιξη στην τεχνολογία των υπολογιστών, οδήγησε τελικά στην αντικατάσταση των φυσικών και αναλογικών μοντέλων από τα μαθηματικά. 3.2 Τα μαθηματικά Μοντέλα Τα μαθηματικά μοντέλα υποδιαιρούνται σε δύο κύριες κατηγορίες: στα εμπειρικά και στα θεωρητικά. Τα εμπειρικά προέρχονται από την εκτέλεση πειραμάτων ή διαφόρων παρατηρούμενων σχέσεων εισροών-εκροών, ενώ τα θεωρητικά βασίζονται σε φυσικούς νόμους και σε θεωρητικές αρχές (Brooks et al., 1991). Ένα στοχαστικό (δηλαδή πιθανολογικό) μοντέλο, περιέχει εξισώσεις πιθανότητας οι οποίες περιγράφουν τις παραμέτρους ή τις μεταβλητές του μοντέλου, σε αντίθεση με ένα ντετερμινιστικό μοντέλο, στο οποίο κάθε παράμετρος καθορίζεται πλήρως από εξισώσεις. 3.3 Τα Υδρολογικά Μοντέλα Τα Υδρολογικά μοντέλα, στοχεύουν στην απλοποίηση των αναπαραστάσεων πραγματικών υδρολογικών συστημάτων, προχωρούν στην πρόβλεψη υδρολογικών παραμέτρων και επιτρέπουν τη μελέτη της λειτουργίας και της αλληλεπίδρασης των διάφορων συντελεστών παραγωγής και κατ επέκταση την καλύτερη κατανόηση των υδρολογικών γεγονότων 11

18 (Brooks et al., 1991). Η προσομοίωση περιγράφει τη μαθηματική συμπεριφορά ενός συστήματος υδατικών πόρων και την αντίδραση του σε υδρολογικά γεγονότα, για μια συγκεκριμένη χρονική περίοδο (Βαφειάδης, 2000). Η υδρολογική προσομοίωση στοχεύει στα εξής: Στην εκτίμηση του υδατικού ισοζυγίου και στην προσομοίωση της εξέλιξης των υδατικών αποθεμάτων Στην εκτίμηση των απωλειών νερού και στον περιορισμό αυτών Στην κατασκευή κατάλληλων τεχνικών έργων Στη ρύθμιση των χρήσεων γης Στην εκτίμηση της τροφοδοσίας του υπόγειου υδροφορέα Στην εκτίμηση της διάβρωσης του εδάφους Στην εκτίμηση της μεταφοράς στερεών υλικών Στην εκτίμηση και πρόβλεψη πλημμυρών Στον εντοπισμό σημειακών και μη σημειακών πηγών ρύπανσης και κατ επέκταση στην εκτίμηση της ρύπανσης και της μεταφοράς/διασποράς ρυπαντών Στη βελτιστοποίηση της χρήσης των επιφανειακών υδατικών πόρων, ή και στο συνδυασμό τους με υπόγειους υδατικούς πόρους Στον επανασχεδιασμό του δικτύου υδρολογικών μετρήσεων Τα υδρολογικά μοντέλα διακρίνονται ανάλογα με τη χωρική τους κλίμακα και τη μαθηματική τους δομή. Με βάση τη χωρική τους κλίμακα, διακρίνονται σε: Αδιαμέριστα (παραδοχή κοινών φορτίσεων και κοινών παραμέτρων για όλη τη λεκάνη απορροής) Ημι-αδιαμέριστα (παραδοχή διαφορετικών φορτίσεων αλλά κοινών παραμέτρων ανά χωρική ενότητα) Ημι-κατανεμημένα (διαφορετικές φορτίσεις και παράμετροι ανά χωρική ενότητα) Πλήρως κατανεμημένα (κατάτμηση σε πολύ μικρές χωρικές ενότητες και χρήση φυσικών εξισώσεων) Με βάση τη μαθηματική τους δομή, διακρίνονται σε: Μοντέλα φυσικής βάσης. Θεωρητικά, χρησιμοποιούν εξισώσεις ακόρεστης και κορεσμένης ροής και άλλες εμπειρικές εξισώσεις. Δίνουν μια πλήρη εικόνα, αλλά σε πολύ μικρή χωρική κλίμακα 12

19 Εννοιολογικά μοντέλα. Θεωρητικά, χρησιμοποιούν παραμετρικές σχέσεις οι οποίες αναπαριστούν τα υδρολογικά χαρακτηριστικά της λεκάνης, ενώ τα αποτελέσματά τους εξαρτώνται από την αντιπροσωπευτικότητα των δεδομένων Στατιστικά-στοχαστικά μοντέλα. Θεωρητικά, χρησιμοποιούν σχέσεις που αναπαράγουν τη στατιστική δομή των μετρημένων παρατηρήσεων. Η φυσική τους συνέπεια ελέγχεται από την αντίστοιχη στατιστική συνέπεια των παρατηρήσεων Μοντέλα «μαύρου κουτιού». Θεωρητικά, χρησιμοποιούν διαδοχικούς μη γραμμικούς μετασχηματισμούς σχέσεων αιτίου-αποτελέσματος, χωρίς να διαθέτουν κάποια φυσική συνέπεια Εικόνα 3.1: Ταξινόμηση των υδρολογικών μοντέλων 13

20 Κεφάλαιο 4 Το υδρολογικό μοντέλο MIKE SHE 4.1 Εισαγωγή Το Δανέζικο Υδρολογικό Ινστιτούτο Νερού και Περιβάλλοντος - Danish Hydrology Institute Water & Environment (DHI) είναι ένας ερευνητικός οργανισμός, ο οποίος ασχολείται με την ανάπτυξη προηγμένων μεθόδων και τεχνολογιών μέσω της υδραυλικής και της μηχανικής των υδάτινων πόρων. Οι κύριοι επιχειρηματικοί τομείς του DHI είναι: 1. Παροχή υπηρεσιών συμβούλου 2. Παροχή εργαλείων λογισμικού 3. Εγκαταστάσεις δοκιμής των μοντέλων (τα οποία περιλαμβάνουν παράκτιους/υπεράκτιους υδατικούς πόρους, υδατικούς πόρους λιμανιού/ποταμού και χρήσεις αστικής/περιβαλλοντικής υδραυλικής) Το DHI, ιδρύθηκε και δραστηριοποιείται από το 1964, έχοντας αναλάβει έργα σε περισσότερες από 120 χώρες και έγινε ιδιαίτερα γνωστό λόγω της ανάπτυξης των αριθμητικών μοντέλων λογισμικού MIKE. Οι διακρίσεις που έχει λάβει το εν λόγω ινστιτούτο είναι πολλές και διόλου ευκαταφρόνητες. Μεταξύ αυτών είναι: Η έγκριση από το Δανέζικο Υπουργείο Επιστημών, Τεχνολογίας και Καινοτομίας ως εξουσιοδοτημένο Τεχνολογικό Υπηρεσιακό Ινστιτούτο. Ο ορισμός από την Παγκόσμια Οργάνωση Υγείας ως Συνεργαζόμενο Κέντρο για το Νερό και την Υγεία. Ο ορισμός ως Κέντρο Πληροφόρησης για την παγκόσμια συνεργασία για τα ύδατα. Η συνεργασία με το Πρόγραμμα των Ηνωμένων Εθνών για το Περιβάλλον Η πιστοποίηση ως εξουσιοδοτημένος πάροχος συνεχούς εκπαίδευσης από τη Διεθνή Ένωση Συνεχούς Εκπαίδευσης και Κατάρτισης Χρονιά-σταθμός για το ινστιτούτο ήταν το 1977, όταν και ανέπτυξε το Systeme Hydrologique Europeen (SHE), δηλαδή το Ευρωπαικοό Υδρολογικοό Σύστημα, συνεργαζόμενο με Βρετανούς και Γάλλους εταίρους. 14

21 4.2 Μοντέλα MIKE Τα μοντέλα MIKE, μπορούν να μοντελοποιήσουν/αναπαραστήσουν όλους τους τύπους υδατικών πόρων, από τους ωκεάνιους έως τους ορεινούς χείμαρρους και από το νερό της αποχέτευσης έως το πόσιμο νερό. Συνοπτικά, τα διαθέσιμα μοντέλα ΜΙΚΕ, είναι τα εξής: MIKE URBAN WD (εισαγωγή στη μοντελοποίηση αστικών συστημάτων ύδρευσης, αφορά τα νερά των πόλεων) WEST (εισαγωγή στη μοντελοποίηση εγκαταστάσεων επεξεργασίας λυμάτων, αφορά τα νερά των πόλεων) MIKE 11 Eco Lab (μοντελοποίηση 1D ποιότητας υδάτων και οικολογικών παραμέτρων, αφορά τους επιφανειακούς και υπόγειους υδατικούς πόρους) MIKE 11 GIS (ανάπτυξη μοντέλου με χρήση GIS, αφορά τους επιφανειακούς και υπόγειους υδατικούς πόρους) MIKE BASIN (εισαγωγή στη μοντελοποίηση και διαχείριση λεκανών απορροής, αφορά τους επιφανειακούς και υπόγειους υδατικούς πόρους) MIKE SHE (ολοκληρωμένη μοντελοποίηση σε λεκάνη απορροής, αφορά τους επιφανειακούς και υπόγειους υδατικούς πόρους) FEFLOW (πεπερασμένη υπόγεια ροή, μοντελοποίηση μεταφοράς και ενέργειας, αφορά τους επιφανειακούς και υπόγειους υδατικούς πόρους) MIKE FLOOD (River) (ολοκληρωμένη μοντελοποίηση 1D & 2D πλημμύρας ποταμού, αφορά τα νερά των πλημμυρών) MIKE FLOOD (Urban) (ολοκληρωμένη μοντελοποίηση 1D & 2D αστικής πλημμύρας, αφορά τα νερά των πλημμυρών) MIKE 21 HD (υδροδυναμική μοντελοποίηση με τον «κλασικό» κάναβο, αφορά τα νερά των ακτών και θαλασσών) MIKE 21 FLOW MODEL FM (υδροδυναμική μοντελοποίηση με τον κάναβο πεπερασμένων στοιχείων, αφορά τα νερά των ακτών και θαλασσών) 4.3 Το μοντέλο MIKE SHE Το μοντέλο MIKE SHE είναι ένα προηγμένο και ευέλικτο πλαίσιο εργασίας για τη δημιουργία υδρολογικών μοντέλων. Περιλαμβάνει εργαλεία τόσο για την προ-επεξεργασία όσο και για τη μετα-επεξεργασία των αποτελεσμάτων, καθώς και μια ποικιλία από απλές και προηγμένες 15

22 τεχνικές για κάθε μια από τις υδρολογικές διαδικασίες. Επίσης, καλύπτει τις κυριότερες διαδικασίες του υδρολογικού κύκλου περιλαμβάνοντας μοντέλα για την εξατμισοδιαπνοή, την υπόγεια ροή, την επιφανειακή ροή, την ακόρεστη ροή και τις αλληλεπιδράσεις τους. Κάθε μια από τις διαδικασίες αυτές, μπορεί να αναπαρασταθεί σε διαφορετικά επίπεδα χωρικής κατανομής και πολυπλοκότητας, σύμφωνα με τους στόχους της εκάστοτε μελέτης, τη διαθεσιμότητα δεδομένων πεδίου και τις επιλογές του εκάστοτε μελετητή. Ακόμη, το πρόγραμμα παρέχει τη δυνατότητα για μια «διαισθητική» δημιουργία μοντέλου, βασισμένη σε μια εννοιολογική προσέγγιση, παρά σε απτά δεδομένα. Τα δεδομένα του μοντέλου καθορίζονται σε μια ευρεία ποικιλία μορφών, ανεξάρτητα από τον τομέα και τον κάναβο του μοντέλου, συμπεριλαμβάνοντας και μορφές GIS. Όταν εκτελείται το μοντέλο, τα χωρικά δεδομένα προβάλλονται στον αριθμητικό κάναβο, γεγονός το οποίο διευκολύνει την αλλαγή της χωρικής διακριτοποίησης. Το πρόγραμμα χρησιμοποιείται σε μια μεγάλη ποικιλία εφαρμογών. Έχει εφαρμοστεί σε πολλές χώρες, από πανεπιστήμια και ερευνητικά κέντρα, μέχρι συμβουλευτικές εταιρίες μηχανικών. Στοχεύει στην ανάλυση, σχεδιασμό και διαχείριση των υδατικών πόρων, καθώς και στην αντιμετώπιση περιβαλλοντικών και οικολογικών προβλημάτων, σχετικών με τα επιφανειακά και υπόγεια ύδατα, όπως: Σχεδιασμό και διαχείριση υδατικών λεκανών Σχεδιασμό, διαχείριση και βελτιστοποίηση παροχής νερού Άρδευση και αποχέτευση Διαχείριση εδάφους και υδάτων Επίδραση στα επιφανειακά ύδατα από την άντληση υπόγειων υδάτων Συνδυασμένη διαχείριση υπόγειων και επιφανειακών υδάτων Διαχείριση και αποκατάσταση υγροτόπων Περιβαλλοντικές εκτιμήσεις Διαχείριση υπόγειων υδάτων Αξιολόγηση περιβαλλοντικών επιπτώσεων Χαρτογράφηση της τρωτότητας ενός υδροφορέα Μόλυνση προερχόμενη από διάθεση αποβλήτων Ποιοτική αποκατάσταση επιφανειακών και υπόγειων υδάτων Αντιπλημμυρικές μελέτες Επίδραση χρήσεων γης και της κλιματικής αλλαγής Επίδραση της γεωργίας (άρδευση, αποχέτευση, φυτοφάρμακα, θρεπτικά συστατικά κλπ) 16

23 Το MIKE SHE, αποτελεί ένα μοναδικό λογισμικό πακέτο, το οποίο μπορεί να προσομοιώσει όλες τις κύριες διεργασίες του υδρολογικού κύκλου, καθώς και το σύνολο της ροής (άμεση και βασική) των υδατορευμάτων. Είναι ένα δυναμικό, φιλικό προς τον εκάστοτε χρήστη εργαλείο και μπορεί να εφαρμοστεί τόσο σε θέματα διαχείρισης υδάτινων πόρων, όσο και σε διάφορα περιβαλλοντικά προβλήματα το οποία σχετίζονται είτε με το επιφανειακό, είτε με το υπόγειο νερό. Επίσης, το ευέλικτο υπολογιστικό του περιβάλλον, δίνει τη δυνατότητα εφαρμογής του τόσο σε τοπικό, όσο και σε περιφερειακό επίπεδο. Το πλεονέκτημα του MIKE SHE έναντι άλλων μοντέλων είναι ότι προσομοιώνει, ή τουλάχιστον χρησιμοποιεί απλές μεθόδους για τον προσδιορισμό της βασικής ροής. Επίσης, εξετάζει διάφορες χρήσεις γης καθώς και διάφορους εδαφικούς τύπους κατά την προσομοίωση, επιτρέποντας κατ αυτό τον τρόπο την αξιολόγηση των διαφορετικών σεναρίων διαχείρισης που προκύπτουν. Ακόμη, λαμβάνει υπόψη του πολλά άλλα υδρολογικά στοιχεία, που διάφορα άλλα μοντέλα αγνοούν. Αποτελεί ένα από τα χρησιμότερα εργαλεία, ιδιαίτερα σε περιπτώσεις όπου υπάρχει ισχυρή συσχέτιση ανάμεσα σε υπόγεια και σε επιφανειακά ύδατα. Παρέχει τη δυνατότητα μελέτης και διερεύνησης όλων των επιμέρους διεργασιών του υδρολογικού κύκλου, αλλά και την ευελιξία της προσαρμογής του μοντέλου ανάλογα με τις απαιτήσεις του εκάστοτε χρήστη. Στη μελετώμενη περίπτωση, δηλαδή στις διεργασίες του υδρολογικού κύκλου, το λογισμικό, ενσωματώνει όλες τις απαιτούμενες διεργασίες, καθώς και όλες τις πτυχές της υδρολογίας που απαιτούνται, ώστε να λάβει χώρα μία ολοκληρωμένη μοντελοποίηση. Οι διαδικασίες που προσομοιώνονται από το πρόγραμμα είναι οι εξής: Επιφανειακή ροή: περιλαμβάνεται μια απλή μέθοδος επιφανειακής ροής, με στόχο τη μοντελοποίηση της βροχόπτωσης-απορροής. Επίσης, περιλαμβάνεται μια δισδιάστατη μέθοδος πεπερασμένων διαφορών, για τη μοντελοποίηση της απορροής και των πλημμυρών. Ποτάμια ροή: περιλαμβάνεται πλήρης, (μονοδιάστατη) υδροδυναμική μέθοδος για τη ροή σε κανάλι, συμπεριλαμβανομένων υδραυλικών κατασκευών. Ακόρεστη ζώνη: περιλαμβάνεται μια μονοδιάστατη, πολλαπλών στρώσεων ροή βαρύτητας, ή η μέθοδος της εξίσωσης Richards για ακόρεστη ροή. Για τους απλούς υδατικούς υπολογισμούς της ακόρεστης ζώνης, μπορεί να χρησιμοποιηθεί εναλλακτικά μια διστρωματική ζώνη μοντελοποίησης. Εξατμισοδιαπνοή: υπολογίζεται από τη διακοπή της αποθήκευσης, από την επιφάνεια του εδάφους, του νερού που κατακλύεται, το χιόνι, τα υπόγεια ύδατα και τη ζώνη του συστήματος των ριζών των φυτών. Έτσι, το φαινόμενο της εξατμισοδιαπνοής συνδέεται άμεσα με την απορροή, τη διήθηση και τη ροή των υπογείων υδάτων. 17

24 Υπόγεια ύδατα: περιλαμβάνεται τρισδιάστατη μέθοδος πεπερασμένων διαφορών (παρόμοια με τη μέθοδο MODFLOW), η οποία κάνει την παραδοχή της αποστράγγισης της λεκάνης απορροής κατευθείαν στα επιφανειακά νερά. Διατίθεται μια γραμμική μέθοδος υπολογισμού και διαχείρισης του υδατικού ισοζυγίου για την εκάστοτε λεκάνη απορροής. Ποιότητα του νερού: περιλαμβάνεται ολοκληρωμένη προσομοίωση μεταφοράς των διαλυτών ουσιών στην επιφάνεια του νερού και στο υπέδαφος. 4.4 Συνιστώσες σχηματική απεικόνιση του μοντέλου Το MIKE SHE είναι ένα πλήρως χωρικά κατανεμημένο και ντετερμινιστικό μοντέλο. Οι συνιστώσες που χρησιμοποιούνται για την προσομοίωση του υδρολογικού κύκλου είναι οι εξής έξι: 1. Κατακράτηση/εξατμισοδιαπνοή 2. Επιφανειακή και συγκεντρωμένη απορροή 3. Ροή στην ακόρεστη ζώνη 4. Ροή στην κορεσμένη ζώνη 5. Τήξη χιονιού 6. Αλληλεπίδραση του υπόγειου υδροφορέα με το υδρογραφικό δίκτυο. Παρακάτω παρουσιάζεται μια σχηματική απεικόνιση του μοντέλου MIKE SHE. Το μοντέλο έχει μια αρθρωτή δομή, η οποία αποτελείται από τα κάτωθι στοιχεία: Την ενότητα της κίνησης του νερού (WM) Την ενότητα για την οριζόντια μεταφορά/διασπορά των διαλυτών ουσιών (AD) Την ενότητα για διάβρωση (SE) Την ενότητα διπλού πορώδους (DP) Τις γεωχημικές διεργασίες (GC) Τις διεργασίες στη ζώνη του ριζικού συστήματος (CN) Την άρδευση (IR) Η ενότητα της κίνησης του νερού, με την οποία θα ασχοληθούμε, έχει πολλές συνιστώσες, κάθε μια από τις οποίες περιγράφει μια συγκεκριμένη φυσική διεργασία. Οι διεργασίες αυτές, διέπονται από φυσικούς νόμους (νόμοι διατήρησης μάζας, ορμής και ενέργειας). Αναλυτικότερα, οι διεργασίες αυτές περιλαμβάνουν: Κατακρημνίσεις (βροχοπτώσεις/χιονοπτώσειςς) Εξατμισοδιαπνοή (συμπεριλαμβανομένης της παρεμπόδισης από χλωρίδα) Επίγεια απορροή Ροή σε υδατορεύματα/ανοιχτούς αγωγούς 18

25 Κορεσμένη υπόγεια ροή Ακόρεστη ροή στο έδαφος Για κάθε μια από τις προαναφερθείσες διεργασίες, το MIKE SHE περιέχει εναλλακτικούς τρόπους μαθηματικής περιγραφής (από απλές έως εξελιγμένες προσεγγίσεις), οι οποίοι μπορούν να συνδυαστούν με ευκολία, παρέχοντας στον εκάστοτε χρήστη τη δυνατότητα να προσαρμόσει το μοντέλο ανάλογα με την πολυπλοκότητα του υπό εξέταση προβλήματος και των υπαρχόντων δεδομένων. Εικόνα 4.1: Αλληλουχία των υδρολογικών διεργασιών που προσομοιώνει το μοντέλο MIKE SHE 19

26 Κεφάλαιο 5 Μελέτη υδροφορέα στην περιοχή των Μουδανιών 5.1 Ιστορικά στοιχεία της υπό μελέτη περιοχής Τα Νέα Μουδανιά κτίστηκαν το 1922 από πρόσφυγες της Μικράς Ασίας. Συγκεκριμένα ήταν Έλληνες που κατοικούσαν στα παράλια της Προποντίδας (στα Μουδανιά) και ασχολήθηκαν με τη γεωργία και το εμπόριο. Άφησαν τις πατρίδες τους έπειτα από τη Συνθήκη της Λωζάννης. Πλέοντας στα δυτικά παράλια της Χαλκιδικής, αποβιβάστηκαν στο "Καργί λιμάνι" (που σημαίνει "απάνεμο λιμάνι"). Σήμερα σώζεται ο ελαιώνας που είχαν δει οι πρώτοι κάτοικοι που ήρθαν στα Νέα Μουδανιά, από το Αναπτύχθηκαν γρήγορα και εξελίχθηκαν σε μεγάλο τουριστικό κέντρο. Εικόνα 5.1: Η περιοχή των Νέων Μουδανιών Χαλκιδικής 20

27 5.2 Περιγραφή της περιοχής μελέτης Ο Δήμος Μουδανιών βρίσκεται στο Νομό Χαλκιδικής, περίπου 50 km νότια της Θεσσαλονίκης και αποτελείται συνολικά από 9 Δημοτικά Διαμερίσματα. Οι κάτοικοι ασχολούνται κυρίως με τη γεωργία, την αλιεία και τις τουριστικές επιχειρήσεις. Ως αποτέλεσμα, προκύπτουν αυξημένες υδατικές ανάγκες, κυρίως για την κάλυψη των απαιτήσεων κατά τις ώρες αιχμής στη διάρκεια της θερινής τουριστικής περιόδου. Επίσης, οι βιομηχανικές και κτηνοτροφικές ανάγκες, αν και θεωρούνται μικρές, δεν μπορούν να αγνοηθούν, κυρίως λόγω του σημειακού χαρακτήρα ζήτησης που εμφανίζουν. Ως αποτέλεσμα, ο Δήμος Μουδανιών έχει μεγάλες υδατικές ανάγκες, τόσο για τον μόνιμο, όσο και για τον εποχικό πληθυσμό. Λαμβάνοντας υπόψη το γεγονός πως ο Δήμος είναι από τους «φτωχότερους» από άποψη υδατικού δυναμικού, το πρόβλημα της διαχείρισης των υδατικών του πόρων, εμφανίζεται εντονότερο. Εικόνα 5.2: Η περιοχή μελέτης Στο Νομό Χαλκιδικής, το μεγαλύτερο μέρος των υδατικών αναγκών καλύπτεται μέσω δημόσιων (κυρίως για ύδρευση) και ιδιωτικών (αποκλειστικά για άρδευση) γεωτρήσεων. Οι υπόγειοι υδροφορείς αποτελούν τη βασική (σε πολλές περιπτώσεις για τον υπό μελέτη Νομό) πηγή υδροληψίας, καθιστώντας έτσι τη μελέτη και ανάλυσή τους ένα πολύπλοκο αντικείμενο. Η δυνατότητα συλλογής των επιφανειακών υδάτων, δεν έχει αντιμετωπιστεί πλήρως, με αποτέλεσμα να μένει αναξιοποίητο ένα μεγάλο μέρος των διαθέσιμων υδατικών πόρων. Η εκμετάλλευση των επιφανειακών υδάτων, θα μπορούσε να καλύψει μέρος της ζήτησης των υδατικών πόρων, όπως και να αντιμετωπίσει τα ποιοτικά προβλήματα που συχνά προκύπτουν (διείσδυση θαλασσινού νερού, ρύπανση από αγροτικές/βιομηχανικές/τουριστικές δραστηριότητες) 21

28 Λόγω του αυθαίρετα κατανεμημένου δικτύου των μετεωρολογικών σταθμών, αλλά και των ασυνεχειών των αρχείων μετρήσεων, καθίσταται δύσκολη η διερεύνηση των βροχοπτώσεων, οπότε και κατ επέκταση αυτή των επιφανειακών απορροών και των υπόγειων κατεισδύσεων. Για το λόγο αυτό, στο δημιουργούμενο μοντέλο, πάρθηκαν σε κάποια σημεία μέσες τιμές των κατακρημνίσεων. Προκαλεί εντύπωση το τεράστιο πλήθος των γεωτρήσεων, γεγονός το οποίο καθιστά πολύ δύσκολη τη διαδικασία καταγραφής τους. Τα κυριότερα προβλήματα τα οποία προκύπτουν λόγω αυτού του γεγονότος είναι συνοπτικά τα παρακάτω: Οι μη νόμιμα διανοιγμένες γεωτρήσεις Η μη ηλεκτροδότηση κάποιων εξ αυτών Η ύπαρξη ιδιωτικών γεωτρήσεων σε δυσπρόσιτες θέσεις Η ανισοκατανομή των θέσεων των γεωτρήσεων Η υποβάθμιση των υδατικών πόρων στην περιοχή, οφείλεται εν μέρει στις διάφορες ανταγωνιστικές χρήσεις του νερού (για ύδρευση και άρδευση) και εντείνεται λόγω της ανισοκατανομής των βροχοπτώσεων. Η υπεράντληση των υδατικών πόρων, έχει οδηγήσει σε μια σημαντική πτώση της στάθμης του υδροφόρου ορίζοντα. Παρ όλα αυτά, τα τελευταία χρόνια γίνονται προσπάθειες για την εφαρμογή μιας ολοκληρωμένης στρατηγικής για τη διαχείριση των υδατικών πόρων της περιοχής. Στην περιοχή μελέτης, διακρίνονται συνολικά τρεις λεκάνες απορροής. Οι δύο πρώτες είναι επιμήκεις, με εμβαδόν 64.6 km 2 και 47.7 km 2 αντίστοιχα και εκτείνονται από την ορεινή Χαλκιδική μέχρι τις ακτές. Η τρίτη έχει περιορισμένη έκταση, της τάξεως των 14.9 km 2 και αφορά στην περιοχή που αναπτύσσεται γύρω από το Δ.Δ. Ν. Μουδανιών. Το μέγιστο μήκος της συνολικής λεκάνης είναι 20km περίπου ενώ το αντίστοιχο πλάτος 6km. Το μέγιστο υψόμετρο της λεκάνης είναι 950m. Πίνακας 5.1: Χαρακτηριστικά της λεκάνης απορροής Εμβαδόν Λεκάνης (km 2 ) Καλλιεργούμενη Έκταση (%) Αρδευόμενη Έκταση (%) Η περιοχή έρευνας είναι λοφώδης και ορεινή (προς Βορρά), ενώ προσεγγίζοντας τη θάλασσα, η περιοχή είναι επίπεδη και ορεινή. Το 80% της λεκάνης απορροής είναι καλλιεργήσιμη έκταση, ενώ το 20% είναι δασική. Χαρακτηρίζεται από πυκνό υδρογραφικό δίκτυο, με κυριότερη την παρουσία υπόγειων υδατικών πόρων, ενώ έχει μικρές κλίσεις και σχετικά διαπερατές στρώσεις. 22

29 Πίνακας 5.2: Μέσες ετήσιες τιμές χρήσεων γης Άρδευση Ύδρευση Άλλη 10 6 m 3 (%) 10 6 m 3 (%) 10 6 m 3 (%) Εικόνα 5.3: Κατανομή στάθμης και βάθους νερού με τη χρήση της μεθόδου Kriging (γεωστατιστική μέθοδος παρεμβολής). O πρώτος χάρτης εμφανίζει την κατανομή της στάθμης του υδροφορέα ως απόλυτο υψόμετρο από την επιφάνεια της θάλασσας. Ο δεύτερος παρουσιάζει την κατανομή του βάθους του υπόγειου νερού, της διαφοράς δηλαδή μεταξύ του υψομέτρου του εδάφους και της στάθμης του υδροφορέα. 23

30 Εικόνα 5.4: Η λεκάνη απορροής των Μουδανιών. Διαχωρισμός πεδινής-λοφώδους περιοχής (Λατινόπουλος, 2003) 24

31 Εικόνα 5.5: Λεπτομέρεια της λεκάνης απορροής των Μουδανιών. Παρουσίαση του υδρογραφικού δικτύου (Λατινόπουλος, 2003). 25

32 Κεφάλαιο 6 Εφαρμογή του μοντέλου MIKE SHE 6.1 Περιγραφή του μοντέλου ροής στην κορεσμένη ζώνη Στην περίπτωση του υδρολογικού μοντέλου MIKE SHE, η δημιουργία του μοντέλου, η εκτέλεση της προσομοίωσης και η αποτίμηση των αποτελεσμάτων, γίνονται μέσω του πλαισίου εργασίας MIKE Zero, το οποίο διαχειρίζεται τα αρχεία εισαγωγής και εξαγωγής της προσομοίωσης. Τα δεδομένα μπορούν να είναι στατικά ή δυναμικά (ή συνδυασμός των δύο), καθώς και χωρικά ή μη χωρικά (ή συνδυασμός των δύο). Η μορφή των δεδομένων που εισάγονται μπορεί να είναι γραμμική (shape file (*.shp), κανάβου (*.dfs2, *.dfs3), ή χρονοσειρών (*.dfs0). Η ροή στην κορεσμένη ζώνη, προσομοιώνεται με ένα σύστημα γραμμικών ταμιευτήρων, οι οποίοι χρησιμοποιώντας απλές σχέσεις υδραυλικής, προσομοιώνουν την υπόγεια υδροφορία και τη βασική απορροή. Η προσομοίωση της ροής γίνεται σε δύο επίπεδα. Το πρώτο επίπεδο αφορά την ενδιάμεση απορροή, η οποία αποτελεί τμήμα της επιφανειακής απορροής σε υγρές περιόδους. Το δεύτερο επίπεδο, αφορά τη βασική απορροή, η οποία περιλαμβάνει την αλληλεπίδραση του υπόγειου υδροφορέα με το υδρογραφικό δίκτυο. Η εξίσωση συνέχειας που διέπει την απόκριση των γραμμικών ταμιευτήρων, είναι η παρακάτω: I(t) - Q(t) = d[s(t)] / dt Όπου I(t) είναι τα δεδομένα εισόδου, Q(t) είναι η απόκριση του συστήματος και S(t) η αποθήκευση στο σύστημα. Η αποθηκευτικότητα του συστήματος μπορεί να προσομοιωθεί βάσει της απόκρισης και ενός συντελεστή k, ο οποίος δείχνει τη χρονική καθυστέρηση στην απόκριση του γραμμικού ταμιευτήρα, οπότε η παραπάνω σχέση μετατρέπεται στην: I(t) - Q(t) = k d[s(t)] / dt Η προσομοίωση της ενδιάμεσης απορροής γίνεται με ένα σύστημα ταμιευτήρων διπλής εξόδου. Η μία έξοδος είναι η πλευρική και δείχνει τη γρήγορη επιφανειακή απορροή, ενώ η άλλη έξοδος είναι στον πυθμένα και δείχνει την κατείσδυση στους γραμμικούς ταμιευτήρες της βασικής απορροής. Η εξίσωση συνέχειας που διέπει τη λειτουργία των γραμμικών ταμιευτήρων της ενδιάμεσης απορροής, είναι η κάτωθι: dh/dt = (Qinf -Qi Qperc)/Sy όπου, h είναι η στάθμη του νερού στον γραμμικό ταμιευτήρα, Qinf η παροχή που εισρέει από την ακόρεστη ζώνη, Qi η ενδιάμεση επιφανειακή απορροή, Qperc η απορροή που οδηγείται στους γραμμικούς ταμιευτήρες της βασικής απορροής και Sy η ειδική απόδοση. Για 26

33 παράδειγμα, αν η στάθμη του νερού στον γραμμικό ταμιευτήρα ξεπερνά το όριο έναρξης της ενδιάμεσης απορροής (h thresh ), η ενδιάμεση απορροή για κάθε χρονικό βήμα t, είναι: Qi = [-(h t -h t0 )Sy]/(dt) + Qinf Παρόμοια με την παραπάνω εξίσωση, είναι η αντίστοιχη εξίσωση συνέχειας για τους γραμμικούς ταμιευτήρες της βασικής απορροής. Εικόνα 6.1: Σχηματική περιγραφή του ομοιώματος MIKE SHE. Μοντέλο ροής στην κορεσμένη ζώνη 6.2 Δεδομένα εισόδου στο ομοίωμα MIKE SHE Παρακάτω φαίνεται αναλυτικά η πορεία που ακολουθήθηκε για τη δημιουργία του μοντέλου, καθώς και βήμα τις βήμα οι ρυθμίσεις με σκοπό την ολοκληρωμένη μοντελοποίηση τις περιοχής μελέτης. Κατά την εκτέλεση της διαδικασίας λήφθησαν υπόψη αντιπροσωπευτικές (πραγματικές) τιμές, εκεί όπου υπήρχαν ήδη δεδομένα από προηγούμενες έρευνες και μελέτες. 27

34 Εικόνα 6.2: Επιλογή για τη δημιουργία του μοντέλου ροής (flow model) Εικόνα 6.3: Καθορισμός του χάρτη και των επικαλύψεων, έπειτα από την εισαγωγή των συντεταγμένων (Χ,Υ) τις περιοχής. 28

35 Εικόνα 6.4: Επιλογή για εμφάνιση της εικόνας σαν φόντο του χάρτη, με βάση τις γνωστές συντεταγμένες. Εικόνα 6.5: Προσδιορισμός της προσομοίωσης με τη χρήση της μεθόδου των πεπερασμένων διαφορών (εφαρμογή στην κορεσμένη ζώνη). 29

36 Εικόνα 6.6: Καθορισμός του τίτλου της προσομοίωσης και περιγραφή αυτής. Εικόνα 6.7: Καθορισμός της χρονικής διάρκειας της προσομοίωσης. Να σημειωθεί ότι η χρονική διάρκεια της προσομοίωσης λήφθηκε ίση με ένα υδρολογικό έτος, δηλαδή από τον Οκτώβριο του 2013, έως τον Σεπτέμβριο του

37 Εικόνα 6.8: Παράμετροι χρονικών βημάτων Εικόνα 6.9: Καθορισμός υπολογιστικών παραμέτρων της κορεσμένης ζώνης. 31

38 Εικόνα 6.10: Καθορισμός του τομέα του μοντέλου και του πλέγματος. Να σημειωθεί ότι ο τομέας του μοντέλου καθορίζει την οριζόντια έκταση της περιοχής του μοντέλου, καθώς και την οριζόντια διακριτοποίηση που χρησιμοποιείται στο μοντέλο για την επιφανειακή, την ακόρεστη και την κορεσμένη υπόγεια ροή. Στην επιλογή αυτή, ορίζουμε τον γεωγραφικό χώρο τον οποίο περικλείουν τα όρια της προσομοιωμένης περιοχής. Το πεδίο προσομοίωσης περιλαμβάνει τη λεκάνη απορροής, έχοντας τη δυνατότητα να περιλάβει περισσότερες της μίας λεκάνες απορροής. Η εισαγωγή μπορεί να γίνει υπό τη μορφή αρχείου πολυγώνου (shape file), ή στη μορφή αρχείου κανάβου του DHI (dfs2). Παραπάνω, φαίνεται το πεδίο προσομοίωσης της λεκάνης απορροής των Μουδανιών, όπως εισήχθηκε στο ομοίωμα. Επίσης, μας δίνεται η δυνατότητα επιλογής του μεγέθους της κυψέλης του κανάβου προσομοίωσης. Όλες οι διεργασίες γίνονται μέσω τετραγωνικών κυψελών όμοιας διάστασης, οι οποίες καλύπτουν πλήρως το πεδίο προσομοίωσης. Η διάσταση των κυψελών ποικίλλει και μπορεί να ανταποκριθεί στις ανάγκες της εκάστοτε μελέτης. Για παράδειγμα, για λεπτομερείς προσομοιώσεις περιορισμένης έκτασης μπορεί να ορισθεί στα 200 μέτρα, ενώ για εκτεταμένες λεκάνες απορροής, μπορεί να φθάσει τα μέτρα και παραπάνω. Το μέγεθος του κανάβου επηρεάζει την ταχύτητα της προσομοίωσης και αποτελεί έναν συμβιβασμό μεταξύ της ακρίβειας της αναπαράστασης και των χωρικών δεδομένων που εισάγονται στο ομοίωμα (Vazquez et al., 2002). Το μέγεθος του κανάβου ορίστηκε στα 500 μέτρα, έπειτα από διερεύνηση η οποία έλαβε υπόψη τόσο τις ανάγκες της παρούσας μελέτης, όσο και άλλες μελέτες που έχουν λάβει εφαρμοστεί στον ελληνικό χώρο. 32

39 Εικόνα 6.11: Καθορισμός της τοπογραφίας. Η τοπογραφία καθορίζει το άνω όριο του μοντέλου υπόγειας ροής, όπως και την άνω επιφάνεια τις ακόρεστης ζώνης. Χρησιμοποιείται επίσης σαν επιφάνεια ροής κατά τον καθορισμό της επιφανειακής ροής. Επίσης, εμφανίζονται οι τιμές των ισοϋψών καμπυλών, με τα αντίστοιχα χρώματα στον χάρτη. Στην επιλογή του αναγλύφου του εδάφους (topography), δίνεται το ψηφιακό μοντέλο εδάφους, το οποίο περιγράφει την υψομετρία και το ανάγλυφο της περιοχής μελέτης. Το ψηφιακό μοντέλο εδάφους εισάγεται υπό τη μορφή αρχείου πολυγώνου (shape file) και χρησιμοποιήθηκε για τη διόδευση της άμεσης απορροής προς τα υδοτορεύματα, όπως και για τον καθορισμό του βάθους του υδροφόρου ορίζοντα σε σχέση με την επιφάνεια του εδάφους. 33

40 Εικόνα 6.12: Καθορισμός κλιματικών παραμέτρων. Στην επιλογή αυτή, μπορούμε να συμπεριλάβουμε το λιώσιμο του χιονιού και να διορθώσουμε το ποσοστό των κατακρημνίσεων ανάλογα με το υψόμετρο των σημείων. Εικόνα 6.13: Καθορισμός του ρυθμού κατακρημνίσεων. Στο συγκεκριμένο μοντέλο, οι κατακρημνίσεις ουσιαστικά συμπίπτουν με την υπόγεια επαναφόρτιση. Εισάγουμε τον χάρτη (υπό τη μορφή αρχείου shape, *.shp), ο οποίος είναι ήδη χωρισμένος σε τρεις περιοχές επαναφόρτισης. Η κάθε περιοχή έχει τη δική της τιμή ρυθμού επαναφόρτισης (σε mm/μέρα). 34

41 Εικόνα 6.14: Τιμή του ρυθμού επαναφόρτισης για την πρώτη περιοχή. Εικόνα 6.15: Τιμή του ρυθμού επαναφόρτισης για τη δεύτερη περιοχή. 35

42 Εικόνα 6.16: Τιμή του ρυθμού επαναφόρτισης για την τρίτη περιοχή. Εικόνα 6.17: Καθορισμός του ποσοστού των κατακρημνίσεων. Η τιμή των κατακρημνίσεων που φτάνουν στον υπόγειο υδροφόρο ορίζοντα, λαμβάνεται ίση με τη μονάδα, λόγω του ότι το ποσοστό της εξάτμισης σε σχέση με τη βροχόπτωση έχει συμπεριληφθεί στην τιμή της επαναφόρτισης (όπως περιγράφηκε παραπάνω). 36

43 Εικόνα 6.18:: Καθορισμός της κορεσμένης ζώνης του μοντέλου. Υποθέτουμε πως το νερό που αποστραγγίζεται, απομακρύνεται από το μοντέλο. Η εισαγωγή των παραμέτρων, γίνεται μέσω των στοιχείων των γεωλογικών στρωμάτων. Εικόνα 6.19: Καθορισμός της κατώτερης στάθμης, καθώς και της μεθόδου παρεμβολής. 37

44 Εικόνα 6.20: Οριζόντια υδραυλική αγωγιμότητα. Ανατίθεται η κατάλληλη τιμή του συντελεστή υδραυλικής αγωγιμότητας (K) κατά την οριζόντια διεύθυνση σε κάθε πολύγωνο ξεχωριστά. Εικόνα 6.21: Κατακόρυφη υδραυλική αγωγιμότητα. Ο συντελεστής υδραυλικής αγωγιμότητας (K) κατά την κατακόρυφη διεύθυνση, λήφθηκε ίσος με το 1/10 του αντίστοιχου συντελεστή κατά την οριζόντια διεύθυνση. 38

45 Εικόνα 6.22:: Καθορισμός της ειδικής απόδοσης (Sy). Η ειδική απόδοση, εκφράζει το ποσοστό του νερού που απομακρύνεται με βαρύτητα από το κορεσμένο τμήμα τις εδαφικού στοιχείου. Είναι μικρότερη του πορώδους n, το οποίο ισούται με 0,3 για την περιοχή μελέτης. Εικόνα 6.23: Καθορισμός της ειδικής αποθηκευτικότητας (Sb). Η ειδική αποθηκευτικότητα, εκφράζει τον όγκο του νερού που απελευθερώνεται ανά μονάδα όγκου του υδροφορέα, όταν μειωθεί το ύψος πίεσης κατά μία μονάδα. 39

46 Εικόνα 6.24: Καθορισμός των υπολογιστικών επιπέδων. Η ελάχιστη τιμή του πάχους του στρώματος (0,5 μέτρα), χρησιμοποιείται προκειμένου να αποφευχθεί μια ανεπιθύμητη διασταύρωση ή συμπίεση των επιπέδων. Ο τύπος της αριθμητικής διακριτοποίησης κατά την κάθετη διεύθυνση, καθορίζεται από τα γεωλογικά στρώματα. Εικόνα 6.25: Εκτίμηση απόλυτου υψομέτρου στάθμης. Ο υδροφόρος ορίζοντας θεωρείται πως βρίσκεται 5 μέτρα κάτω από τη στάθμη της θάλασσας. 40

47 Εικόνα 6.26: Εξωτερικές οριακές συνθήκες. Θέτοντας τις ακριβείς τιμές των συντεταγμένων, εμφανίζονται τα όρια της θάλασσας (με πράσινο χρώμα) και του αδιαπέρατου στρώματος (με μαύρο χρώμα). Εικόνα 6.27: Όριο της θάλασσας 41

48 Εικόνα 6.28: Αδιαπέρατο στρώμα Εικόνα 6.29: Εσωτερικές οριακές συνθήκες (δε λαμβάνονται υπόψη) 42

49 Εικόνα 6.30: Καθορισμός των παραμέτρων που αφορούν την αποθήκευση των αποτελεσμάτων. Εικόνα 6.31: Καθορισμός των παραμέτρων των χρονοσειρών. Βασιζόμενοι στα πηγάδια παρατήρησης προηγούμενων μελετών, τοποθετούμε τις αντίστοιχες συντεταγμένες και επιλέγουμε σαν παράμετρο ανάλυσης το υψόμετρο στάθμης στην κορεσμένη ζώνη. 43

50 Εικόνα 6.32: Επιλογή των αποτελεσμάτων. Δίνεται η δυνατότητα επιλογής μιας σειράς παραμέτρων, οι οποίες θα εμφανιστούν στα αποτελέσματα του μοντέλου. 6.3 Προεπεξεργασία των δεδομένων Μετά από την εισαγωγή των απαιτούμενων δεδομένων, τα οποία περιλαμβάνουν: Την επιλογή των συστατικών του μοντέλου Τον καθορισμό του πλαισίου-κανάβου Τον καθορισμό της τοπογραφίας Τον καθορισμό της καθαρής επαναφόρτισης (της υπόγειας επαναφόρτισης και του ποσοστού των κατακρημνίσεων) Τον καθορισμό του γεωλογικού μοντέλου (γεωλογικών στρωμάτων), περιλαμβανομένων των υδραυλικών ιδιοτήτων Τον καθορισμό των υπολογιστικών επιπέδων, περιλαμβανομένων των αρχικών και οριακών συνθηκών Προχωρούμε στην προ-επεξεργασία των δεδομένων. Η διαδικασία αυτή εξάγει όλα τα χωρικά δεδομένα που έχουν συμπεριληφθεί και τα προσαρμόζει στο αριθμητικό μοντέλο που έχει καθορισθεί. 44

51 Εικόνα 6.33: Επιλογή έναρξης της προεπεξεργασίας. Εικόνα 6.34: Ρυθμίσεις σχετικές με την προεπεξεργασία των δεδομένων. Εικόνα 6.35: Μήνυμα επιτυχούς ολοκλήρωσης της παραπάνω διαδικασίας. 45

52 Εικόνα 6.36: Μήνυμα επιτυχούς ολοκλήρωσης της προσομοίωσης 6.4 Εξαγωγή-ανάλυση των αποτελεσμάτων Παρακάτω παρουσιάζονται αναλυτικά τα διαγράμματα των χρονοσειρών που προέκυψαν για τα πηγάδια παρατήρησης. Στον οριζόντιο άξονα φαίνονται οι μήνες τους οποίους εξετάζουμε, ενώ στον κατακόρυφο τα υψόμετρα στάθμης (σε μέτρα) στην κορεσμένη ζώνη. Εικόνα 6.37: Πηγάδι παρατήρησης 1 46

53 Εικόνα 6.38: Πηγάδι παρατήρησης 2 Εικόνα 6.39: Πηγάδι παρατήρησης 3 47

54 Εικόνα 6.40: Πηγάδι παρατήρησης 4 Εικόνα 6.41: Πηγάδι παρατήρησης 5 48

55 Εικόνα 6.42: Πηγάδι παρατήρησης 6 Εικόνα 6.43: Πηγάδι παρατήρησης 7 49

56 Εικόνα 6.44: Πηγάδι παρατήρησης 8 Εικόνα 6.45: Πηγάδι παρατήρησης 9 50

57 Εικόνα 6.46:: Πηγάδι παρατήρησης 10 Εικόνα 6.47: Πηγάδι παρατήρησης 11 51

58 Εικόνα 6.48: Πηγάδι παρατήρησης 12 Εικόνα 6.49: Πηγάδι παρατήρησης 13 52

59 Εικόνα 6.50: Πηγάδι παρατήρησης 14 Εικόνα 6.51: Πηγάδι παρατήρησης 15 53

60 Εικόνα 6.52: Πηγάδι παρατήρησης 16 Εικόνα 6.53: Πηγάδι παρατήρησης 17 54

61 Εικόνα 6.54: Πηγάδι παρατήρησης 18 55

62 Εικόνα 6.55: Ρυθμός κατακρημνίσεων στην περιοχή μελέτης (σε mm/μέρα). 56

63 Εικόνα 6.56: Βάθος υπόγειου νερού (σε m). 57

64 Εικόνα 6.57: Διήθηση στην ακόρεστη ζώνη σε αρνητικές τιμές (σε mm/ώρα). 58

65 Εικόνα 6.58: Μεταφορά από την ακόρεστη στην κορεσμένη ζώνη (σε mm/ώρα). 59

66 Εικόνα 6.59: Συνολική επαναφόρτιση στην κορεσμένη ζώνη (σε mm/μέρα). 60

67 Εικόνα 6.60: Υψόμετρο στάθμης στην κορεσμένη ζώνη (σε m). 61

68 Εικόνα 6.61: Πάχος της κορεσμένης ζώνης (σε m). 62

69 Εικόνα 6.62: Υπόγεια ροή διήθησης στην κορεσμένη ζώνη (σε mm/ημέρα). 63

70 Εικόνα 6.63: Αρνητική ροή διήθησης στην κορεσμένη ζώνη (σε mm/ημέρα). 64

71 Εικόνα 6.64: Έλλειμμα διήθησης της ροής (σε mm). 65

72 Εικόνα 6.65: Υπόγεια ροή κατά τη διεύθυνση x (σε m 3 /s). 66

73 Εικόνα 6.66: Υπόγεια ροή κατά τη διεύθυνση y (σε m 3 /s). 67

74 Εικόνα 6.67: Υπόγεια ροή κατά τη διεύθυνση z (σε m 3 /ημέρα). Αξίζει να σημειωθεί πως η τιμή 0,02 πάνω από το υπόμνημα δηλώνει το διάνυσμα της ταχύτητας ροής. 6.5 Προφίλ της στάθμης του νερού Εικόνα 6.68: Εντολή εξαγωγής προφίλ της στάθμης του νερού, από το μοντέλο προσομοίωσης 68

75 Εικόνα 6.69: Η έντονη πράσινη γραμμή υποδεικνύει την επιλεγόμενη περιοχή. Εικόνα 6.70: Επιλογή δημιουργίας τρισδιάστατου προφίλ του ύψους της στάθμης στην κορεσμένη ζώνη. Εικόνα 6.71: Το προφίλ της επιλεχθείσας περιοχής. 69

76 Εικόνα 6.72: Μέσω της παραπάνω εντολής, μπορούμε να σχεδιάσουμε το προφίλ συναρτήσει του υπολογιστικού κανάβου, ή συναρτήσει του ανώτερου και κατώτερου επιπέδου της επιφάνειας. Εικόνα 6.73: Επιλογή για το σχεδιασμό του κανάβου. 70

77 Εικόνα 6.74: Μορφή του προφίλ που προκύπτει. Εικόνα 6.75: Επιλογή για σχεδιασμό γραμμών. 71

78 Εικόνα 6.76: Το προφίλ που προκύπτει με βάση την ανώτερη και κατώτερη στάθμη της επιφάνειας. Εικόνα 6.77: Επιλογή περιοχής μεγαλύτερης κλίμακας. 72

79 Εικόνα 6.78: Σχεδιασμός του προφίλ που προκύπτει (μορφή κανάβου) Εικόνα 6.79: Σχεδιασμός του προφίλ που προκύπτει (μορφή γραμμών-ορίων). 73

80 Εικόνα 6.80: Επιλογή περιοχής κοντά στο όριο της θάλασσας. Εικόνα 6.81: Τρισδιάστατη αναπαράσταση της κάθετης υδραυλικής αγωγιμότητας για την επιλεγμένη περιοχή. 74

81 Εικόνα 6.82: Τρισδιάστατη αναπαράσταση του συντελεστή αποθηκευτικότητας για την επιλεγμένη περιοχή. Εικόνα 6.83: Τρισδιάστατη αναπαράσταση της ειδικής απόδοσης για την επιλεγμένη περιοχή. 75

82 hore Εικόνα 6.84: Τρισδιάστατη αναπαράσταση της οριζόντιας υδραυλικής αγωγιμότητας κατά την διεύθυνση y, για την επιλεγμένη περιοχή. Εικόνα 6.85: Τρισδιάστατη αναπαράσταση της οριζόντιας υδραυλικής αγωγιμότητας κατά την διεύθυνση x, για την επιλεγμένη περιοχή. 76

83 6.6 Δημιουργία χρονοσειρών Εικόνα 6.86: Εντολή για τη δημιουργία χρονοσειρών στο υπάρχον μοντέλο. Εικόνα 6.87: Στο αριστερό κομμάτι της εικόνας, φαίνονται με μαύρο κύκλο οι περιοχές που επιλέχθηκαν για τη δημιουργία χρονοσειρών. Στο δεξιό κομμάτι, επιλέγουμε το υψόμετρο στάθμης στην κορεσμένη ζώνη, καθώς και την υπόγεια ροή κατά την x διεύθυνση. 77

84 Εικόνα 6.88: Αναπαράσταση της παραπάνω διαδικασίας για το εξεταζόμενο υδρολογικό έτος. Εικόνα 6.89: Στο αριστερό κομμάτι της εικόνας, φαίνονται με μαύρο κύκλο ή περιοχή κοντά στη θάλασσα που επιλέχθηκε για τη δημιουργία χρονοσειρών. Στο δεξιό κομμάτι, επιλέγουμε το υψόμετρο στάθμης στην κορεσμένη ζώνη, καθώς και την υπόγεια ροή κατά την x διεύθυνση. 78

85 Εικόνα 6.90: Το εξαγόμενο διάγραμμα υψομέτρου στάθμης για το εξεταζόμενο υδρολογικό έτος. 79