ΠΡΟΣΟΜΟΙΩΣΗ ΤΗΣ ΑΠΟΡΡΟΗΣ ΣΤΙΣ ΟΡΕΙΝΕΣ ΥΔΡΟΛΟΓΙΚΕΣ ΛΕΚΑΝΕΣ

Μέγεθος: px
Εμφάνιση ξεκινά από τη σελίδα:

Download "ΠΡΟΣΟΜΟΙΩΣΗ ΤΗΣ ΑΠΟΡΡΟΗΣ ΣΤΙΣ ΟΡΕΙΝΕΣ ΥΔΡΟΛΟΓΙΚΕΣ ΛΕΚΑΝΕΣ"

Transcript

1 AΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ ΠΟΛΥΤΕΧΝΙΚΗ ΣΧΟΛΗ ΤΜΗΜΑ ΠΟΛΙΤΙΚΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑ ΜΕΤΑΠΤΥΧΙΑΚΩΝ ΣΠΟΥΔΩΝ ΕΙΔΙΚΕΥΣΗΣ ΠΡΟΣΤΑΣΙΑ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ ΚΑΙ ΒΙΩΣΙΜΗ ΑΝΑΠΤΥΞΗ ΔΙΠΛΩΜΑΤΙΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ ΠΡΟΣΟΜΟΙΩΣΗ ΤΗΣ ΑΠΟΡΡΟΗΣ ΣΤΙΣ ΟΡΕΙΝΕΣ ΥΔΡΟΛΟΓΙΚΕΣ ΛΕΚΑΝΕΣ ΜΠΟΤΣΗΣ ΔΗΜΗΤΡΙΟΣ Δασολόγος Α.Π.Θ. Θεσσαλονίκη, Νοέμβριος 2007

2 Περίληψη Η επίδραση των δασικών οικοσυστημάτων στο υδατικό ισοζύγιο των ορεινών υδρολογικών λεκανών, καθώς και η προστασία που παρέχουν στα εδάφη και σε όλα τα βιοτικά και αβιοτικά χαρακτηριστικά των οικοσυστημάτων είναι ιδιαίτερα σημαντική. Στην παρούσα εργασία γίνεται μία προσπάθεια παρουσίασης της επίδρασης που ασκεί η δασική βλάστηση στην απορροή του νερού από τα ορεινά προς τα πεδινά και πως αυτή μπορεί να μεταβάλλεται στην περίπτωση μεταβολής των χρήσεων γης. Η απορροή, που συνήθως συγκεντρώνεται στις κοίτες των ορεινών χειμάρρων έχει ιδιαίτερα χαρακτηριστικά καθώς το νερό κατά την καθοδική του πορεία αποκτά μεγάλη ταχύτητα και συρτική δύναμη μεταφέροντας με τον τρόπο αυτό φερτά υλικά προς τα κατάντη. Σε περιπτώσεις έντονων καιρικών φαινομένων η ποσότητα του νερού αυξάνεται σημαντικά, προκαλώντας πλημμυρικά φαινόμενα προς τα πεδινά και διάβρωση των εδαφών στα ορεινά, όταν δε αυτό συνδυαστεί με αποδάσωση της ορεινής υδρολογικής λεκάνης το φαινόμενο διογκώνεται αισθητά με τελικό αποτέλεσμα τεράστιες φυσικές καταστροφές. Στα πλαίσια της παρούσας εργασίας μελετήθηκε μία υδρολογική λεκάνη, πολύ κοντά στην πόλη των Σερρών της οποίας η βλάστηση και οι χρήσεις γης ποικίλουν. Στο παρελθόν μάλιστα είχαν παρουσιαστεί πλημμυρικά φαινόμενα, γεγονός που ανάγκασε τη Δασική Υπηρεσία να διευθετήσει την κοίτη του κύριου χειμάρρου με την κατασκευή υδρονομικών τεχνικών έργων. Υπολογίστηκε η παροχή του ρεύματος με τη χρήση της κατανομής των ακραίων τιμών και της ορθολογικής μεθόδου, ενώ στη συνέχεια με τη χρήση ενός υδρολογικού μοντέλου προσομοίωσης πραγματοποιούνται υπολογισμοί της απορροής για υποθετικά σενάρια αλλαγής της βλάστησης της υπό μελέτη περιοχής. Τέλος, με τη σύγκριση των αποτελεσμάτων παρουσιάζεται η σημαντικότητα της δασικής βλάστησης στον περιορισμό των απορρεόντων υδάτων στις ορεινές περιοχές. i

3 Abstract The effect of forest ecosystems to water balance of catchments as the protection provided to soils and to all biotic and abiotic characteristics of ecosystems are very important. The research of this study is forest vegetation effect to streamflow from mountains to lower elevation and how it can be varied in case of variation of land use is presented. The streamflow which usually is concentrated to streams watercourses has specific characteristics because the downslope water runs with great speed and transfers debris flow. The water dynamic increases when heavy meteorological conditions occur and causes floods and erosion. In case of catchments deforestation the flood and erosion phenomena are bigger with distractive results. In this study, a catchment in Serres region was researched whose vegetation and land use vary. In past many flood events were occurred and forest service was forced to make water regular constructions. The streamflow was calculated by the distribution of extreme value and the orthological method. Moreover the streamflow was calculated by a simulated hydrological model for hypothetical scenarios of vegetation charge in study area. Finally, the importance of forest vegetation in flow water limitation is presented in combination with results. ii

4 Πρόλογος Η παρούσα μεταπτυχιακή διατριβή εκπονήθηκε στο πλαίσιο του Μεταπτυχιακού Προγράμματος Σπουδών Προστασία Περιβάλλοντος και Βιώσιμη Ανάπτυξη του Τμήματος Πολιτικών Μηχανικών του Αριστοτέλειου Πανεπιστήμιου Θεσσαλονίκης. Αναμφισβήτητα οι υδατικοί πόροι και η διαχείριση τους αποτελεί ένα από τα σημαντικότερα προβλήματα που καλούνται να αντιμετωπίσουν οι σύγχρονες ανθρώπινες κοινωνίες. Επιπλέον η καταστροφή του περιβάλλοντος και η διαφαινόμενη αλλαγή του κλίματος στον πλανήτη επιτείνουν ακόμη περισσότερο το υδατικό πρόβλημα τόσο σε ότι αφορά τη διαθέσιμη ποσότητα όσο και την ποιότητα του νερού. Η προστασία και η αειφορική διαχείριση των φυσικών οικοσυστημάτων στα οποία συμπεριλαμβάνονται και τα δασικά είναι η μόνη ορθή επιλογή για την επίλυση του προβλήματος. Τα τελευταία χρόνια καταγράφονται πολλές φυσικές καταστροφές και πρωτόγνωρα για την ανθρωπότητα φαινόμενα. Η καταστροφή των δασών είναι ένα από τα σημαντικότερα προβλήματα και οφείλεται κυρίως σε ανθρωπογενή αίτια, όπως η υπερβόσκηση, οι αποψιλωτικές υλοτομίες στα τροπικά δάση, οι δασικές πυρκαγιές σε περιοχές με εύκρατο κλίμα και η επέκταση των καλλιεργήσιμων εκτάσεων. Ανάμεσα στα αποτελέσματα είναι και η δημιουργία έντονων πλημμυρικών γεγονότων. Το εν λόγω φαινόμενο διαπραγματεύεται η παρούσα εργασία και συγκεκριμένα τις επιπτώσεις της αποδάσωσης ή της αλλαγής της βλάστησης στις ορεινές υδρολογικές λεκάνες στην απορροή του νερού προς τα πεδινά. Ένα σημαντικό εργαλείο που χρησιμοποιήθηκε για τη μελέτη του εν λόγω φαινομένου είναι ένα υδρολογικό μοντέλο προσομοίωσης της απορροής, της εξατμισοδιαπνοής και της συσώρευσης του χιονιού, κατάλληλο για δασωμένες υδρολογικές λεκάνες. Στο σημείο αυτό επιβάλλεται να επισημανθεί η δυσκολία εύρεσης και συγκέντρωσης των απαραίτητων μετεωρολογικών, εδαφολογικών, γεωγραφικών δεδομένων καθώς και στοιχείων που περιγράφουν τα φυσικά χαρακτηριστικά της υπό μελέτη περιοχής. Είναι γνωστό ότι στη χώρα μας υπάρχει σημαντικό πρόβλημα συλλογής και αρχειοθέτησης ανάλογων δεδομένων, γεγονός που δυσκολεύει iii

5 σημαντικά την επιστημονική έρευνα και με ανάγκασε τελικά να χρησιμοποιήσω τιμές παραμέτρων που προτεινόταν από το υδρολογικό μοντέλο για ορισμένα γνωρίσματα της περιοχής μελέτης. Ωστόσο πραγματοποιήθηκε στη συνέχεια η ανάλυση ευαισθησίας των συγκεκριμένων παραμέτρων για να διαπιστωθεί η επίδραση της διακύμανσης τους στα τελικά αποτελέσματα. Κλείνοντας οφείλω να ομολογήσω ότι η εκπόνηση και ορθή συγγραφή της εργασίας είναι αποτέλεσμα της εποικοδομητικής συνεργασίας μου με τον επιβλέποντα καθηγητή κ. Περικλή Λατινόπουλο. Παράλληλα, πρέπει να ευχαριστήσω το τεχνικό γραφείο Σύμβουλοι Περιβάλλοντος και συγκεκριμένα τους Ευάγγελο Μπαή και Δημήτριο Μπαή για την παροχή υλικοτεχνικής υποδομής και στοιχείων, τον Γεωλόγο Νικόλαο Κωστελίδη για τις πολύτιμα εδαφολογικά και γεωλογικά στοιχεία της περιοχής μελέτης και τέλος τη Δασολόγο Ελένη Κορκοτσίδου της Δασικής Υπηρεσίας Σερρών για τις πληροφορίες σχετικά με τη δασική βλάστηση της περιοχής και των έργων διευθέτησης του χειμμάρου. Θεσσαλονίκη, Νοέμβριος 2007 iv

6 Περιεχόμενα Περίληψη Abstract Πρόλογος i ii iii 1 Εισαγωγή Προστατευτικός ρόλος δασών Επίδραση της δασικής βλάστησης στην απορροή Απορροή Υδρολογικός κύκλος Ορισμοί απορροής Απορροή Επιφανειακή και υπόγεια απορροή Άμεση και βασική απορροή Δημιουργία απορροής Λεκάνη απορροής Λεκάνη απορροής υδροκρίτης Επιφάνεια λεκάνης Τάξη των ρευμάτων Πυκνότητα υδρογραφικού δικτύου Υψόμετρο λεκάνης απορροής Μηκοτομή του ρεύματος Μέση κλίση της υδρολογικής λεκάνης Επιφάνεια των ρευμάτων της υδρολογικής λεκάνης Υδρογράφημα Σύνθεση υδρογραφήματος Χαρακτηριστικά υδρογραφήματος Παράγοντες που επηρεάζουν το σχήμα του υδρογραφήματος Μοναδιαίο υδρογράφημα Μέτρηση απορροής v

7 2.8 Υδρολογικές μέθοδοι προσδιορισμού της παροχής Μέτρηση της ελάχιστης παροχής Μέτρηση οποιασδήποτε σημαντικής παροχής Υδρολογικό μοντέλο Γενικά στοιχεία μοντέλου Περιοχή εφαρμογής Συνοπτικά στοιχεία εφαρμογής του μοντέλου Δασική υδρολογική διαχείριση Αναλυτική περιγραφή περιοχών μελέτης Γενικά στοιχεία Γεωγραφική θέση Γεωλογικά χαρακτηριστικά Μετεωρολογικά κλιματικά χαρακτηριστικά Εφαρμογή του μοντέλου παράμετροι Υδρομετεωρολογικές παράμετροι Παράμετροι εδάφους και βλάστησης Απορροή Δείκτες φυλλώματος και ριζικού συστήματος Αποτελέσματα Υδρολογικά χααρακτηριστικά και εφαρμογή του μοντέλου σε συστάδες ερυθρελάτης Απόκλιση αποτελεσμάτων Επιπτώσεις από την αλλαγή σύνθεσης των δασοπονικών ειδών Περιοχή μελέτης Γεωγραφική θέση Βλάστηση λεκάνης Περιγραφή βλάστησης Υπάρχουσα κατάσταση βλάστησης Γεωλογία Τοπικά γεωλογικά χαρακτηριστικά Λιθολογικό υπόβαθρο Στρωματογραφία - ιζηματολογία Μετεωρολογικά Κλιματικά στοιχεία Κλιματικές συνθήκες Βιοκλίμα Ομβροθερμικό διάγραμμα vi

8 4.5 Υδραυλικά στοιχεία Υπολογισμός απορροής Μέση κλίση λεκάνης απορροής Μέσο υψόμετρο λεκάνης απορροής Κατανομή ακραίων τιμών τύπου Ι (Gumbel) Ορθολογική μέθοδος Εφαρμογή - αποτελέσματα Παράμετροι μοντέλου Παράμετροι τοποθεσίας Παράμετροι απορροής Παράμετροι εδάφους Σταθερές παράμετροι Αρχικές παράμετροι Παράμετροι βλάστησης Περιοχή μελέτης Παράμετροι τοποθεσίας Παράμετροι απορροής Παράμετροι εδάφους Παράμετροι φυτοκάλυψης Αρχικές παράμετροι Σταθερές παράμετροι Κλιματικά στοιχεία Αποτελέσματα μοντέλου Ανάλυση ευαισθησίας Πρώτη εφαρμογή Δεύτερη εφαρμογή Σύνοψη συμπεράσματα Εφαρμογή του μοντέλου στις υδρολογικές λεκάνες της Γερμανίας Εφαρμογή του μοντέλου στην υπό μελέτη υδρολογική λεκάνη Βιβλιογραφία 107 vii

9 Κεφάλαιο 1 Εισαγωγή 1.1 Προστατευτικός ρόλος δασών Μία από τις σημαντικότερες υπηρεσίες που προσφέρουν το δάσος και οι δασικές εκτάσεις γενικότερα είναι η αντιδιαβρωτική προστασία που παρέχουν στα δασικά εδάφη και το γεωλογικό υπόθεμα των λεκανών απορροής, καθώς και ο ρυθμιστικός ρόλος τους στο υδατικό ισοζύγιο. Επιπλέον το δάσος αποτελεί ρυθμιστή του μικροκλίματος μίας περιοχής και φίλτρο των ρύπων και της σκόνης που εκλύονται από ανθρώπινες δραστηριότητες. Μάλιστα οι λειχήνες που αναπτύσσονται στους κορμούς και στα κλαδιά των δέντρων αποτελούν ένα φυσικό δείκτη ρύπανσης μίας περιοχής, καθώς η παρουσία τους είναι ένδειξη καλής υγείας του δάσους και απουσίας ρύπανσης. Τα δασικά δέντρα συγκρατούν μία σημαντική ποσότητα βροχής στην κόμη τους, ενώ ταυτόχρονα στερεώνουν το έδαφος και εμποδίζουν την ταχεία επιφανειακή ροή του νερού. Έτσι τα νερά αναγκάζονται να απορρέουν αργά διαμέσου του εδάφους, να εμπλουτίζουν τα υπόγεια υδροφόρα στρώματα και να τροφοδοτούν τις πηγές. Χωρίς την παρουσία ενός σταθερού δασικού οικοσυστήματος στα βουνά, η διάβρωση θα ήταν εντονότατη, προκαλώντας την απώλεια των επιφανειακών στρωμάτων του εδάφους με τελικό αποτέλεσμα την έκπλυση των θρεπτικών στοιχείων και την ελάττωση της εδαφικής γονιμότητας. Τελικά, η απουσία δασοκάλυψης, από τις ορεινές περιοχές θα είχε ολέθριες συνέπειες στις πεδινές εκτάσεις με την εμφάνιση πλημμυρών, γεωλισθήσεων κλπ. Η αναγνώριση της αξίας των προστατευτικών λειτουργιών των δασών διαδραμάτισε έναν ζωτικής σημασίας ρόλο στην αντιστροφή, απέναντι στην τάση αποδάσωσης που υπήρχε στην Ευρώπη κατά το δέκατο ένατο αιώνα. Εκείνη την περίοδο, πολλά δάση στις ορεινές περιοχές υπερεκμεταλλεύονταν, με αποτέλεσμα την αποψίλωση και καταστροφή τους. Έτσι οι οικισμοί που βρισκόταν στους πρόποδες των βουνών ή ακόμη και στις πεδινές εκτάσεις υπέστησαν τις αρνητικές συνέπειες της διάβρωσης, των επικίνδυνων πλημμυρών και των καθιζήσεων εδάφους. Η ύπαρξη αυτών των κινδύνων ανάγκασε τις ευρωπαϊκές χώρες να θεσπίσουν αυστηρούς δασικούς νόμους και να καθιερώσουν μακροπρόθεσμα δημόσια προγράμματα για να προστατευθεί και να αποκατασταθεί η δασική κάλυψη στις ευαίσθητες 1

10 περιοχές. Παραδείγματος χάριν, το γαλλικό πρόγραμμα "Restoration des terrains de montagne" άρχισε στα μέσα του δέκατου ένατου αιώνα και συνεχίζεται μέχρι σήμερα και αποτελεί το πιο μακροχρόνιο πρόγραμμα αναδάσωσης. Κατά συνέπεια οι προστατευτικές λειτουργίες των δασών στις ορεινές περιοχές διαδραματίζουν έναν σημαντικό ρόλο και η αειφορική διαχείριση τους είναι ζήτημα ύψιστης σημασίας. 1.2 Επίδραση της δασικής βλάστησης στην απορροή Η ύπαρξη του δάσους παρουσιάζει σημαντική υδρονομική επίδραση, ιδιαίτερα στις ορεινές περιοχές όπου οι μεγάλες κλίσεις ευνοούν την ανάπτυξη μεγάλης ταχύτητας και συρτικής δύναμης στο νερό. Η κομοστέγη του δάσους ανάλογα με το δασοπονικό είδος, την πυκνότητα της βλάστησης, την εποχή του έτους, την ένταση και τη διάρκεια της βροχής, συγκρατεί ένα μέρος του νερού των κατακρημνισμάτων (υδατοσυγκράτηση), το οποίο δεν φτάνει ποτέ στο έδαφος, αλλά εξατμίζεται από την κομοστέγη στην ατμόσφαιρα. Κατά μέσο όρο το ποσοστό αυτής της υδατοσυγκράτησης ανέρχεται σε 10-20% για τα φυλλοβόλα είδη και σε 30-40% για τα αείφυλλα κωνοφόρα (Κωτούλας, 1995). Στη χώρα μας, της οποίας τα περισσότερα δάση αποτελούνται από φυλλοβόλα είδη, δηλαδή από είδη που δεν φέρουν φύλλα το χειμώνα, η υδατοσυγκράτηση είναι πολύ μικρότερη. Από το νερό που φθάνει στο έδαφος, ένα πολύ μικρό μέρος (1-5%) ρέει επιφανειακά, ενώ το μεγαλύτερο μέρος διηθείται, χάρη στο μεγάλο πορώδες του δασικού εδάφους, το οποίο δρα ως τεράστιος ταμιευτήρας. Από το νερό που ταμιεύεται στο δασικό έδαφος, ένα μέρος εξατμίζεται ή καταναλώνεται από τα φυτά της υποβλάστησης ( 10%), ένα μέρος απορρέει πλάγια μέσα στο έδαφος ως διαπεραστική απορροή ( 10%), ενώ ένα άλλο μέρος καταναλώνεται από τη δασική βλάστηση (Στεφανίδης, 2005). Σύμφωνα με τα παραπάνω η αποψιλωτική υλοτομία μίας δασωμένης λεκάνης απορροής ή μία καταστρεπτική δασική πυρκαγιά που μπορεί να προκαλέσουν την αποδάσωση της θα συμβάλλουν στη μέγιστη δυνατή αύξηση της απορροής. Ιδιαίτερα το άμεσο χρονικό διάστημα μετά την επέμβαση ή καταστροφή της δασικής βλάστησης, η απορροή θα αγγίξει τις μέγιστες τιμές της, κάνοντας το πρόβλημα εντονότατο. Στη συνέχεια καθώς η φυσική αναγέννηση του δάσους θα προχωράει βαθμιαία και θα αποκαθίσταται η βλάστηση της πληγείσας περιοχής, θα ελαττώνεται και η ποσότητα του νερού που θα απορρέει προς τα κατάντη. Ωστόσο η αποδάσωση μίας περιοχής σε περίπτωση που συνδυαστεί με έντονες βροχοπτώσεις, θα έχει ως αποτέλεσμα τη διάβρωση των εδαφών και την έκπλυση των θρεπτικών στοιχείων, φαινόμενο που δυσχαιρένει σημαντικά τόσο τη φυσική αναγέννηση όσο και την τεχνητή αποκατάσταση. Η επαναφορά της βλάστησης μίας ορεινής περιοχής με τεχνικό τρόπο, δηλαδή με την αναδάσωση, αφενός συντελεί στη μείωση της απορροής του νερού, αφετέρου προστατεύει τα δασικά εδάφη από τη διάβρωση και υποβάθμιση τους. Η διακύμανση της απορροής σε 2

11 σχέση με τη δασική βλάστηση των ορεινών περιοχών, αποτελεί αντικείμενο πολύχρονων ερευνών που έγιναν σε πειραματικές υδρολογικές λεκάνες σε πολλές περιοχές του κόσμου. Στην Ελλάδα ανάλογες έρευνες γίνονται από τις αρχές της δεκαετίας του Συγκεκριμένα η Δασική Υπηρεσία και το Ιστιντούτο Δασικών Ερευνών με τη συνδρομή του FAO, εγκατέστησε μεταξύ πειραματικές λεκάνες απορροής σε τρεις διαφορετικές φυσιογραφικές περιοχές της χώρας, που καλύπτουν ολόκληρη τη ζώνη της Κεντρικής Ελλάδας από τα δυτικά προς τα ανατολικά. Από τις μετρήσεις προκύπτει πως στη ζώνη των αειφύλλων πλατυφύλλων της Δυτικής Ελλάδας μετατρέπεται σε απορροή το 28% των ετήσιων ατμοσφαιρικών κατακρημνισμάτων (συντελεστής απορροής 28%). Ο συντελεστής απορροής για τα αείφυλλα πλατύφυλλα της Ανατολικής Ελλάδας στη θέση «Κουτσουπιά» Όσσας, είναι μόνο 15% περίπου. Οι δύο περιοχές που αναφέρθηκαν έχουν πρακτικά το μέσο ετήσιο ύψος βροχής (~1100 mm) και η διαφορά τους στην απορροή φαίνεται να οφείλεται στο πολύ μεγάλο βάθος του εδάφους των λεκάνων της Ανατολικής Όσσας, καθώς και στη μεγαλύτερη πυκνότητα της βλάστησης. Οι μέσοι ετήσιοι συντελεστές απορροής για το δάσος ελάτης Αγ. Νικολάου Ευρυτανίας και οξιάς της ΒΑ Όσσας είναι 40% και 55% αντίστοιχα. Απαραίτητο στοιχείο για τη λειτουργία και ανάπτυξη των δασικών οικοσυστημάτων αποτελούν τα ατμοσφαιρικά κατακρημνίσματα (βροχές και χιόνια), τα οποία είναι η βασική πηγή εμπλουτισμού του εδάφους με νερό. Δεδομένου ότι τα δασοπονικά είδη είναι στενά συνδεδεμένα με το σταθμό στον οποίο φύονται, είναι αναγκασμένα να αντλήσουν την απαραίτητη για την ευδοκίμηση τους ποσότητα νερού από τα αποθέματα του σταθμού. Είναι ευνόητο λοιπόν ότι η τροφοδοσία του δασικού περιβάλλοντος με νερό μέσω των βροχοπτώσεων και χιονοπτώσεων, καθώς και η κίνηση των υδάτων στην επιφάνεια και στο εσωτερικό του εδάφους αποτελούν έναν από τους σημαντικότερους οικολογικούς παράγοντες των δασικών οικοσυστημάτων. Χαρακτηριστική είναι η ικανότητα του δάσους να αποκτά την απαραίτητη για την επιβίωση του υγρασία κάτω από οποιεσδήποτε συνθήκες. Έτσι, λοιπόν, όταν η υγρασία του αέρα είναι πολύ μεγάλη ή έχει σχηματισθεί ομίχλη επειδή η θερμοκρασία των βελονών και των φύλλων είναι συνήθως μικρότερη από εκείνη της ατμόσφαιρας, οι υδρατμοί που έρχονται σε επαφή μαζί τους υγροποιούνται και επικάθονται πάνω στα φύλλα και τις βελόνες. Όταν κορεστεί η ικανότητα συγκράτησης των βελονών ή των φύλλων αρχίζει η απόσπαση σταγόνων από αυτά και η πτώση τους στο έδαφος ως βροχή ή ως κορμοαπορροή. Το φαινόμενο αυτό καλείται ομιχλοβροχή ή βρέχουσα ομίχλη. Το νερό που σχηματίζεται μ αυτόν τον τρόπο μπορεί μερικές φορές, συνήθως σε τροπικές χώρες να φτάσει και να ξεπεράσει το ετήσιο ύψος βροχής (Μπαλούτσος κ.α. 2005). Ιδιαιτέρα χαρακτηριστική είναι η περίπτωση ενός δάσους βροχής στα όρη Νταφάρ στο Ομάν της Αραβικής χερσονήσου, όπου κάθε χρόνο από τον Ιούνιο μέχρι τον Σεπτέμβριο το 3

12 δάσος τυλίγεται με πυκνή ομίχλη η οποία δημιουργείται όταν ο υγρός αέρας από τον Ινδικό Ωκεανό ωθείται προς τα βουνά της ακτής. Τον υπόλοιπό χρόνο στην περιοχή επικρατεί κλίμα ερήμου και το ύψος των βροχοπτώσεων καθ όλη τη διάρκεια του έτους είναι πολύ μικρό για να μπορεί να επιβιώσει ένα δάσος στην περιοχή. Έτσι πραγματοποιήθηκαν έρευνες για να διαπιστωθεί τι ποσοστό των αναγκών του δάσους σε νερό καλύπτει η ομίχλη. Επί πολλά χρόνια μετρήθηκε το ύψος της βροχόπτωσης που έπεφτε στις κορυφές των δέντρων και η ποσότητα νερού που έπεφτε στο έδαφος και που μπορούσαν να απορροφήσουν οι ρίζες των δέντρων. Αποδείχτηκε τελικά ότι στο έδαφος έπεφτε τρεις φορές μεγαλύτερη ποσότητα νερού (Hiebrand & Eltahir, 2006). Γενικά το φαινόμενο της ομιχλοβροχής έχει πολύ μεγάλη σημασία για το υδατικό ισοζύγιο του δάσους διότι με τον τρόπο αυτό αναπληρώνεται ένα μεγάλο μέρος της ποσότητας του νερού που συγκρατείται στην κομοστέγη και χάνεται με την εξάτμιση, αλλά και από τη διαπνοή των φύλλων. Επιπλέον το εν λόγω φαινόμενο αποδεικνύει τον ισχυρό υδρονομικό ρόλο των δασών. 4

13 Κεφάλαιο 2 Απορροή 2.1 Υδρολογικός κύκλος Ο υδρολογικός κύκλος αποτελεί μία σειρά διεργασιών μέσω των οποίων το νερό κυκλοφορεί ανάμεσα στους ωκεανούς, την ατμόσφαιρά και την ξηρά σε όλη τη διάρκεια του χρόνου μεταπίπτοντας ανάμεσα στην υγρή, την αέρια (υδρατμοί) και τη στερεή (χιόνι, πάγος, χαλάζι) φάση του νερού. Η αρχή του υδρολογικού κύκλου είναι δύσκολο να καθοριστεί, ωστόσο για πρακτικούς λόγους μπορεί να θεωρηθεί ότι η αφετηρία του είναι η ατμόσφαιρα, στην οποία συγκεντρώνονται οι υδρατμοί οι οποίοι προκύπτουν από την εξάτμιση του νερού των ωκεανών, των ποταμών, των λιμνών καθώς και των επιφανειακών εδαφικών στρωμάτων. Επιπλέον η ατμόσφαιρα εμπλουτίζεται με το νερό που προέρχεται από τη διαπνοή του φυλλώματος των δέντρων και γενικά της βλάστησης. Σχήμα 2.1: Υδρολογικός κύκλος Τέλος στις παραπάνω ποσότητες προστίθενται οι υδρατμοί που προέρχονται από την εξάτμιση των κατακρημνισμάτων τόσο κατά τη διάρκεια της πτώσης τους, όσο και κατά τη συγκέντρωσή τους στο έδαφος και τη βλάστηση. Οι υδρατμοί μεταφέρονται με την επίδραση 5

14 των αέριων μαζών και κάτω από κατάλληλες συνθήκες, συμπυκνώνονται σε νέφη και στη συνέχεια υπό τη μορφή ατμοσφαιρικών κατακρημνισμάτων (βροχή, χιόνι, χαλάζι) επανέρχονται στην επιφάνεια της γης (ξηρά ή θάλασσα). Από το νερό το οποίο πέφτει στην επιφάνεια του εδάφους ένα μέρος κατακρατείται από τη βλάστηση και εξατμίζεται ή διαπνέεται από τα φυτά, ένα άλλο μέρος διηθείται στο εσωτερικό του εδάφους και τέλος ένα τρίτο μέρος απορρέει επιφανειακά προς τα ρέματα και τους ποταμούς για να απολήξει τελικά στις λίμνες ή στις θάλασσες. Ακολουθώντας το χαρακτηριστικό της ανακύκλωσης του υδρολογικού κύκλου, ένα τμήμα του απορρέοντος ύδατος κατά τη διαδρομή του προς τους τελικούς αποδέκτες, διηθείται στο έδαφος, ενώ ταυτόχρονα ένα άλλο μέρος εξατμίζεται προς την ατμόσφαιρα. Από το νερό που διηθείται, ένα μέρος, συνήθως αυτό που συγκεντρώνεται στο πορώδες των επιφανειακών στρωμάτων του εδάφους, εξατμίζεται προς την ατμόσφαιρα ή απορροφάται από το ριζικό σύστημα των φυτών και στη συνέχεια διαπνέεται δια μέσου των φύλλων τους. Το νερό που διαφεύγει προς τα βαθύτερα στρώματα του εδάφους εμπλουτίζει τους υπόγειους υδροφορείς, βρίσκοντας αργότερα διέξοδο στην επιφάνεια της γης (πηγές), συνήθως σε χαμηλότερα υψόμετρα, για να καταλήξει τελικά στη θάλασσα. Κλείνοντας τον υδρολογικό κύκλο το νερό εξατμίζεται από τις θαλάσσιες μάζες για να επανέλθει στην ατμόσφαιρα και να συνεχιστεί η ίδια διαδικασία (Λατινόπουλος, 2007). 2.2 Ορισμοί απορροής Απορροή Απορροή είναι το μέρος εκείνο των ατμοσφαιρικών κατακρημνισμάτων, μετά την αφαίρεση διαφόρων απωλειών (διείσδυση, εξάτμιση), το οποίο εμφανίζεται εντός των επιφανειακών ρευμάτων, παροδικού ή μόνιμου χαρακτήρα, τα οποία ρέουν στην επιφάνεια των ορεινών λεκανών απορροής προς περιοχές με χαμηλότερο υψόμετρο. Ποσοτικά η απορροή αναφέρεται σε συγκεκριμένη διατομή ρεύματος (μονάδα επιφάνειας) και αποτελείται από τα νερά, τα οποία συλλέγονται σε μία συγκεκριμένη επιφάνεια του εδάφους που καλείται λεκάνη απορροής, και η οποία τροφοδοτεί την εν λόγω διατομή του ρεύματος. Το μέγεθος της εκφράζεται σε όγκο νερού (m 3 ) ή σε ύψος απορρέοντος στρώματος (mm) Επιφανειακή και υπόγεια απορροή Ανάλογα με την ειδικότερη προέλευση των υδάτων της απορροής, αυτή διακρίνεται σε επιφανειακή και υπόγεια. Ως επιφανειακή απορροή χαρακτηρίζεται εκείνο το μέρος των ατμοσφαιρικών κατακρημνίσεων το οποίο ρέει αρχικά στην επιφάνεια του εδάφους και στη συνέχεια διέρχεται δια μέσου του δικτύου των υδατορρευμάτων μέχρι να καταλήξει στην έξοδο της λεκάνης απορροής. Η υπόγεια απορροή προέρχεται από το τμήμα εκείνο των 6

15 ατμοσφαιρικών κατακρημνίσεων το οποίο αρχικά διηθήθηκε στα εδαφικά στρώματα και στη συνέχεια κινείται στο εσωτερικό του εδάφους μέχρι να βρει κάποια διέξοδο στην επιφάνεια του εδάφους. Στην περίπτωση που η διήθηση και στη συνέχεια η κίνηση του νερού πραγματοποιούνται στα επιφανειακά στρώματα του εδάφους, η απορροή ονομάζεται υπεδάφια απορροή. Η συγκεκριμένη κίνηση του νερού ολοκληρώνεται σε σχετικά βραχύ χρονικό διάστημα σε αντίθεση με το νερό που διεισδύει στα βαθύτερα στρώματα του εδάφους και κινείται στους υπόγειους υδροφόρους ορίζοντες με πολύ μικρές ταχύτητες και λαμβάνει χώρα σε πολύ μεγάλα χρονικά διαστήματα Άμεση και βασική απορροή Με κριτήριο τη διάρκεια συμπληρώσεως της απορροής, η απορροή διακρίνεται στην άμεση και στη βασική. Άμεση απορροή είναι εκείνη η οποία εισέρχεται στα υδατορεύματα αμέσως μετά τη βροχόπτωση ή την τήξη του χιονιού και αποτελείται κυρίως από την επιφανειακή απορροή και ένα μέρος της υπεδάφιας ροής του νερού. Η βασική απορροή αποτελείται από το νερό, το οποίο κινείται υπογείως και συμβάλλει στις κοίτες των ρευμάτων. 2.3 Δημιουργία απορροής Κύριο αίτιο δημιουργίας της απορροής είναι τα ατμοσφαιρικά κατακρημνίσματα (βροχή, χιόνι, χαλάζι), με συχνότερο φαινόμενο αυτό των βροχοπτώσεων και κατά δεύτερο λόγο την τήξη του χιονιού. Όσο μεγαλύτερο είναι το υψόμετρο στο οποίο χωροθετείται μία υδρολογική λεκάνη, τόσο αυξάνεται το μέσο ετήσιο ύψος βροχής, καθώς και η συχνότητα εμφάνισης καταιγίδων με μεγάλη ραγδαιότητα. Το ίδιο ισχύει για το ύψος του χιονιού, την έκταση και τη διάρκεια των χιονοπτώσεων. Επομένως τα χειμαρρικά ρεύματα των ορεινών περιοχών τροφοδοτούνται με μεγαλύτερες ποσότητες νερού και παρουσιάζουν συχνά έντονα πλημμυρικά φαινόμενα. Βασική προϋπόθεση για τη δημιουργία της απορροής είναι η ικανοποίηση ορισμένων άλλων διαδικασιών του υδρολογικού κύκλου. Έτσι, μετά την έναρξη των βροχοπτώσεων, αρχικά μία ποσότητα νερού συγκρατείται στο φύλλωμα των δέντρων και γενικότερα στη βλάστηση, μέρος της οποίας εξατμίζεται, ενώ το υπόλοιπο καταλήγει στο έδαφος. Το νερό που φθάνει στο έδαφος αρχικά διηθείται στο εσωτερικό του, μέχρι να κορεστούν οι πόροι και τα διάκενα του, ενώ στη συνέχεια αρχίζει η επιφανειακή αποθήκευση σε μικροκοιλότητες και ορύγματα του εδάφους. Το φαινόμενο της διήθησης εξαρτάται σε μεγάλο ποσοστό από την ξηρότητα και τη διαπερατότητα του εδάφους, καθώς και από τη ραγδαιότητα των βροχοπτώσεων. Είναι χαρακτηριστικό ότι βροχές μικρής έντασης και διάρκειας, σε εδάφη ξηρά και διαπερατά διεισδύουν εξολοκλήρου στο έδαφος. 7

16 Μετά την ικανοποίηση των πιο πάνω διεργασιών ακολουθεί η εμφάνιση του φαινομένου της απορροής. Όσο μεγαλύτερη είναι η ένταση της βροχής τόσο μικρότερος είναι ο χρόνος υπερπλήρωσης των εδαφικών πόρων, διότι η ταχύτητα διήθησης ή διείσδυσης του νερού είναι μικρότερη από την ένταση της βροχής. Ταυτόχρονα τόσο μικρότερη είναι η δυνατότητα υδατοσυγκράτησης της βλάστησης, με αποτέλεσμα να παρατηρείται εντονότερα και αιφνίδια η απορροή του νερού, δημιουργώντας πολλές φορές πλημμυρικά φαινόμενα. Αντίστοιχες απώλειες υπάρχουν και για τις χιονοπτώσεις, μέρος των οποίων συγκρατείται στην κόμη των δέντρων, όπου το χιόνι εξατμίζεται, ενώ το υπόλοιπο σταδιακά υγροποιείται και με τη μορφή σταγόνων πέφτει στο έδαφος. Κατά όμοιο τρόπο το χιόνι που καλύπτει την επιφάνεια της λεκάνης, με τη σταδιακή αύξηση της θερμοκρασίας μεταπίπτει στην υγρή φάση εμπλουτίζοντας τα εδαφικά στρώματα, ενώ ταυτόχρονα μέσω της υπεδάφιας και επιφανειακής απορροής παροχετεύει τους ορεινούς χειμάρρους με νερό. Επίσης η σταδιακή τήξη του χιονιού διαποτίζει το έδαφος με έντονη υγρασία, με αποτέλεσμα επακόλουθες βροχοπτώσεις να προκαλούν λιώσιμο του χιονιού και δημιουργία σημαντικής απορροής με ελάχιστες απώλειες λόγω διήθησης. Το συμπέρασμα που εξάγεται από όσα αναφέρθηκαν παραπάνω είναι ότι οι απώλειες των ατμοσφαιρικών κατακρημνισμάτων δεν συντελούν στη δημιουργία της επιφανειακής απορροής. Συνοπτικά ως απώλειες μπορούν να θεωρηθούν: Συγκράτηση του νερού από τη βλάστηση Εξάτμιση του νερού τόσο από τη βλάστηση (φυτική), όσο και από το έδαφος (εδαφική) Διαπνοή Επιφανειακή αποθήκευση. Έτσι λοιπόν το περίσσευμα των ατμοσφαιρικών κατακρημνισμάτων αποτελεί την πηγή δημιουργίας της επιφανειακής απορροής. 2.4 Λεκάνη απορροής Λεκάνη απορροής - υδροκρίτης Λεκάνη απορροής χαρακτηρίζεται ένα τμήμα της επιφάνειας της γης στο οποίο υπάρχει ένα στραγγιστικό δίκτυο (τα υδατορεύματα διαφόρων βαθμίδων) και από το οποίο η όλη επιφανειακή απορροή διέρχεται από μία διατομή του κυρίου ρεύματος. Η διατομή αυτή χαρακτηρίζεται ως η έξοδος της λεκάνης απορροής (Σακκάς, 2004). Ολόκληρη η επιφάνεια της λεκάνης απορροής ενός υδατορεύματος τροφοδοτεί με νερό απορροής το υπόψη υδατόρευμα. Φυσικά και τοπογραφικά τα όρια της λεκάνης απορροής ορίζονται από τον υδροκρίτη, που αποτελεί μία νοητή γραμμή η οποία διέρχεται από τα 8

17 υψηλότερα σημεία της λεκάνης ακολουθώντας τις κορυφογραμμές των βουνών γύρω από τη λεκάνη. Ο υδροκρίτης διαχωρίζει τα ύδατα απορροής μεταξύ γειτονικών λεκανών απορροής. Σχήμα 2.2: Λεκάνη απορροής Τα υπόγεια νερά που απορρέουν προς το κύριο υδατόρευμα μίας λεκάνης απορροής είναι πιθανό να προέρχονται από κάποια άλλη, γειτονική λεκάνη, δηλαδή τα όρια της περιοχής που συνεισφέρει υπόγειο νερό σ ένα υδατόρευμα μπορεί να μην ταυτίζονται με τα όρια της υδρολογικής λεκάνης που τροφοδοτεί το ρέμα με επιφανειακά νερά. Η λεκάνη απορροής ενός υδατορεύματος αποτελεί αντικείμενο ιδιαίτερης μελέτης που αφορά διάφορες διεργασίες που λαμβάνουν χώρα στις υδρολογικές λεκάνες όπως για παράδειγμα σχέσεις βροχοπτώσεων με απορροές, πλημμυρικές παροχές, διάβρωση και μεταφορά φερτών υλικών κλπ. Οι υδρολογικές λεκάνες χαρακτηρίζονται από κάποια ιδιαίτερα γνωρίσματα, τα οποία παρουσιάζουν, τα σημαντικότερα εκ των οποίων παραθέτονται στις ακόλουθες ενότητες Επιφάνεια λεκάνης Είναι το εμβαδόν της οριζόντιας προβολής της περιοχής που περικλείεται από τον υδροκρίτη και προσδιορίζεται με εμβαδομέτρηση από τοπογραφικούς χάρτες αφού αφαιρεθούν οι περιοχές που δε συμβάλουν στην απορροή του ρεύματος (π.χ. κλειστές λεκάνες) και εκφράζεται συνήθως σε τετραγωνικά χιλιόμετρα Τάξη των ρευμάτων Η τάξη των ρευμάτων είναι ένα χαρακτηριστικό που αντανακλά το βαθμό διακλαδώσεως των ρευμάτων στην υδρολογική λεκάνη. Από το σύνολο των χαραδρώσεων του υδρογραφικού δικτύου θεωρείται ως κεντρική κοίτη του ρεύματος αυτή, που έχει το μεγαλύτερο μήκος, δηλαδή αυτή που αρχίζει από την εκβολή του υδατορεύματος και φθάνει μέχρι τα υψηλότερα σημεία της λεκάνης του. Ως ρεύματα 1 ης τάξης χαρακτηρίζονται αυτά που είναι μικρά και δεν έχουν καμία διακλάδωση, ως 2 ης τάξης αυτά που έχουν κλάδους 1 ης τάξης, ως 3 ης τάξης αυτά 9

18 που έχουν κλάδους 2 ης τάξης κ.ο.κ. Επομένως η τάξη του κύριου ρεύματος δείχνει την έκταση των διακλαδώσεων των ρευμάτων μέσα σε μία υδρολογική λεκάνη. Στην εν λόγω κατάταξη δεν απαιτείται να καθοριστεί η κεντρική κοίτη του ρεύματος. Οι μικρότερες, μη διακλαδιζόμενες κοίτες ρευμάτων χαρακτηρίζονται ως πρώτης τάξης. Όταν ενώνονται δύο ή περισσότερα ρεύματα πρώτης τάξης, σχηματίζεται ένα τμήμα κοίτης δεύτερης τάξης, όταν δε ενώνονται δύο ή περισσότερες κοίτες δεύτερης τάξης σχηματίζεται ένα τμήμα κοίτης τρίτης τάξης κ.ο.κ. Σχήμα 2.3: Κατάταξη των ρευμάτων Διακρίνονται χωριστές συνδέσεις σε κάθε συμβολή των κοιτών του ρεύματος, έτσι ώστε η τάξη κάθε σύνδεσης να ισούται με τον αριθμό των αδιακλάδωτων κοιτών πρώτης τάξης, οι οποίες τελικά συμμετέχουν σ αυτόν. Όλοι οι κλάδοι που δεν δέχονται τα νερά άλλων κλάδων, ονομάζονται δεύτερης τάξης, Με τη συνένωση δύο ρευμάτων δεύτερης τάξης δημιουργείται ένα ρεύμα τέταρτης τάξης. Γίνεται λοιπόν δεκτό ότι όταν συνενωθούν δύο κλάδοι ανεξάρτητοι ως προς την τάξη τους, δημιουργείται ένας νέος κλάδος με τάξη ίση προς το άθροισμα των δύο κλάδων. Επομένως, όπου στο προηγούμενο ρεύμα τέταρτης τάξης προστίθεται κλάδος δεύτερης τάξης, σχηματίζεται ρεύμα έκτης τάξης. Μ αυτόν τον τρόπο όλοι οι κλάδοι συμβάλλουν στην αρίθμηση. Υπάρχουν και άλλα συστήματα αρίθμησης των υδρογραφικών δικτύων τα οποία κατά κανόνα πιο πολύπλοκα (Κωτούλας, 1996). 10

19 2.4.4 Πυκνότητα υδρογραφικού δικτύου Η πυκνότητα του υδρογραφικού δικτύου της λεκάνης απορροής είναι ένα πολύ σημαντικό χαρακτηριστικό, αφού συνδέεται άμεσα με τις διεργασίες που παρατηρούνται σ αυτή. Πιο συγκεκριμένα, λεκάνες απορροής με πυκνό υδρογραφικό δίκτυο δημιουργούν υψηλές πλημμυρικές αιχμές στο σημείο εξόδου και επίσης μεταφέρουν σημαντικές ποσότητες φερτών υλών (Gregory & Walling,1973). Επιπλέον η μεγάλη πυκνότητα του υδρογραφικού δικτύου συνδέεται με επιφάνειες της λεκάνης μεγάλων κλίσεων. Για την ποσοτική έκφραση της πυκνότητας του δικτύου έχουν προταθεί διάφοροι δείκτες και ο πιο αποδεκτός είναι εκείνος που εκφράζει το μήκος των υδατορευμάτων ανά μονάδα επιφάνειας της λεκάνης: D d n Li i= = 1 (2.1) A Όπου: D d : πυκνότητα υδρογραφικού δικτύου (km/km 2 ) L i : συνολικό μήκος των ρευμάτων (km) A : εμβαδόν της λεκάνης απορροής (km 2 ) Άλλοι δείκτες που χρησιμοποιήθηκαν για την έκφραση της πυκνότητας του υδρογραφικού δικτύου είναι η συχνότητα ρευμάτων της λεκάνης που προτάθηκε από τον Horton και δίνεται από την εξίσωση: F s Αριθμός τμημάτων ρευμάτων δικτύου = (2.2) Συνολική επιφάνεια λεκάνης Ο δείκτης αυτός εξαρτάται από την τάξη των ρευμάτων, ενώ η πυκνότητα ρευμάτων είναι ανεξάρτητη της τάξης. Επίσης αναφέρεται πως για την έκφραση της ίδιας παραμέτρου ο Penck χρησιμοποίηση τη μέση απόσταση των τμημάτων των ρευμάτων του δικτύου, μεταξύ δύο συμβόλων (Gregory & Walling, 1973) Υψόμετρο λεκάνης απορροής Το υψόμετρο της λεκάνης έχει άμεση σχέση τόσο με τα κατακρημνίσματα που δέχεται όσο και με τις θερμοκρασίες που επικρατούν σ αυτή. Πιο συγκεκριμένα, τα κατακρημνίσματα αυξάνουν, ως γνωστό, με το υψόμετρο της λεκάνης. Η θερμοκρασία όμως, σε αντίθεση με τα κατακρημνίσματα, μειώνεται με το υψόμετρο. Η άμεση σχέση του υψομέτρου της λεκάνης με τα κατακρημνίσματα και τη θερμοκρασία συντελεί και στον επηρεασμό της απορροής από το υψόμετρο. Έτσι πιο αναλυτικά, μεγαλύτερο ύψος κατακρημνισμάτων συντελεί στην αύξηση της απορροής και χαμηλότερες ή υψηλότερες θερμοκρασίες συνεπάγονται ελάττωση ή αύξηση της εξάτμισης αντίστοιχα. Η θερμοκρασία καθορίζει επιπλέον και το ποσοστό των κατακρημνισμάτων που πέφτουν υπό μορφή χιονιού, καθώς και τη διάρκεια παραμονής του 11

20 στο έδαφος. Οι συνθήκες αυτές με τη σειρά τους επηρεάζουν σημαντικά την απορροή στο στόμιο της λεκάνης. Από τα διάφορα υψόμετρα της λεκάνης πιο σημαντικά θεωρούνται το μέσο, η μέση τιμή, το μέγιστο και το ελάχιστο. Το ελάχιστο και το μέγιστο προσδιορίζονται εύκολα με τη χρήση τοπογραφικών χαρτών ή με κατ ευθείαν μετρήσεις. Για τον προσδιορισμό της μέσης τιμής του υψομέτρου είναι αναγκαία η χάραξη της υψομετρικής καμπύλης της λεκάνης. Αυτή ορίζεται ως η καμπύλη που χαράσσεται σε σύστημα συντεταγμένων με τεταγμένη κάθε φορά το υψόμετρο και τετμημένη την επιφάνεια των εκτάσεων που βρίσκονται πάνω από το υψόμετρο. Η μέση τιμή του υψομέτρου λαμβάνεται από την υψομετρική καμπύλη και είναι εκείνη όπου το 50% της έκτασης της λεκάνης απορροής βρίσκεται πάνω από αυτό το υψόμετρο. Για τον προσδιορισμό του μέσου υψομέτρου της λεκάνης απαιτείται πρώτα η διαίρεση της λεκάνης σε υποπεριοχές και ο υπολογισμός του μέσου υψομέτρου από αυτές. Στη συνέχεια το μέσο υψόμετρο της λεκάνης υπολογίζεται από την εξίσωση: ( Z A ) i Z m = (2.3) A Όπου: Z m : το μέσο υψόμετρο της λεκάνης Z i : το μέσο υψόμετρο κάθε υποπεριοχής και Α i : το εμβαδόν κάθε υποπεριοχής Ως υποπεριοχές μπορεί να ληφθούν οι ζώνες της λεκάνης μεταξύ δύο χωροσταθμικών καμπυλών ή ολόκληρη η λεκάνη να διαιρεθεί σε ορθογωνικές περιοχές. Στην πρώτη περίπτωση ως υψόμετρο της υποπεριοχής λαμβάνεται ο μέσος όρος του υψομέτρου των δύο χωροσταθμικών καμπυλών και στη δεύτερη το υψόμετρο του κέντρου βάρους της ορθογωνικής διατομής (Τσακίρης, Μπαλούτσος, 1995) Μηκοτομή του ρεύματος Μηκοτομή του ρεύματος είναι η κατά μήκος τομή του κυρίως ρεύματος της υδρολογικής λεκάνης και παριστάνει το υψόμετρο του πυθμένα του ρεύματος ως συνάρτηση της απόστασης από την έξοδο της λεκάνης απορροής. Με βάση τη μηκοτομή μπορεί να ορισθεί η κλίση του κύριου ρέυματος προκύπτει αν διαιρεθεί η υψομετρική διαφορά ανάμεσα στο χαμηλότερο και υψηλότερο σημείο του ρεύματος με το ολικό μήκος του. Ωστόσο η κλίση αυτή, κατά κανόνα δεν είναι αντιπροσωπευτική. Πιο ρεαλιστική είναι η κλίση που προκύπτει όταν, με βάση την κατά μήκος τομή, το ρεύμα χωριστεί σε περισσότερο από ένα τμήματα με ομοιόμορφη κλίση (Μιμίκου και Μπαλτάς, 2006). i i 12

21 2.4.7 Μέση κλίση της υδρολογικής λεκάνης Η μέση κλίση της λεκάνης απορροής δίνεται από την εξίσωση: Όπου: J : η μέση κλίση λεκάνης (%) D : η ισοδιάσταση των χωροσταθμικών καμπυλών (km) ΣL : συνολικό μήκος χωροσταθμικών καμπυλών (km) Α : εμβαδόν της λεκάνης απορροής (km 2 ) D L J = (2.4) A Συχνά χρησιμοποιείται και η μέση κλίση της κοίτης, που δίνεται ως εξής: Όπου: J : η μέση κλίση της κοίτης (%) J = ( L J ) L : οριζόντια απόσταση τμήματος της κοίτης με ορισμένη, σταθερή κλίση J s : κλίση του παραπάνω τμήματος Επιφάνεια των ρευμάτων της υδρολογικής λεκάνης Είναι φανερό ότι ένας τέτοιος υπολογισμός είναι πολύ δύσκολος και γι αυτό είναι απαραίτητες ορισμένες απλοποιήσεις. Αν γίνει η παραδοχή ότι το πλάτος του κυρίου ρεύματος στην έξοδο της λεκάνης ή το πλάτος ενός οποιουδήποτε ρεύματος στο σημείο της συμβολής του με ρεύμα ανώτερης τάξης είναι b και το πλάτος στην αρχή των ρευμάτων είναι πρακτικά μηδέν, τότε η υγρή επιφάνεια Α W κάθε ρεύματος μπορεί να εκτιμηθεί με μία σχέση της μορφής: όπου L : το μήκος του ρεύματος. L S (2.5) bl A W = (2.6) 2 Έχει παρατηρηθεί ότι στην πλειονότητα των υδρολογικών λεκανών, η συνολική επιφάνεια των ρευμάτων δεν ξεπερνά σε ποσοστό το 5% της εκτάσεώς τους (Μιμίκου, Μπαλτάς, 2006). 2.5 Υδρογράφημα Σύνθεση υδρογραφήματος Ως παροχή υδατορεύματος σε μία συγκεκριμένη θέση, ορίζεται η μεταβολή της ποσότητας του νερού στη μονάδα του χρόνου και μετριέται σε m 3 /sec. Η μεταβολή της παροχής ενός ρεύματος (που είναι προϊόν της απορροής της υδρολογικής λεκάνης του) σε σχέση με το χρόνο αποτελεί το υδρογράφημα. Οι βασικές συνιστώσες (μέρη) ενός υδρογραφήματος είναι 13

22 η επιφανειακή απορροή, η ενδιάμεση απορροή και η βασική απορροή. Στο σχήμα 2.4 φαίνονται οι τρεις βασικές συνιστώσες που συνθέτουν ένα τυπικό υδρογράφημα. Η συνιστώσα της επιφανειακής απορροής περιλαμβάνει το νερό που ρέει πάνω στην επιφάνεια του εδάφους. Η συνιστώσα της ενδιάμεσης απορροής περιλαμβάνει το νερό που κινείται πλευρικά κάτω από την επιφάνεια του εδάφους στην ακόρεστη ζώνη και εκδηλώνεται μετά κάποια απόσταση πάλι στην επιφάνεια ή απευθείας στην κοίτη του ρεύματος. Σχήμα 2.4: Οι τρεις συνιστώσες ροής που συνθέτουν το υδρογράφημα Η συνιστώσα της βασικής απορροής περιλαμβάνει το νερό που προέρχεται από υπόγεια ροή απ την κορεσμένη ζώνη. Η συνιστώσα της ενδιάμεσης απορροής και της επιφανειακής απαρτίζουν την άμεση απορροή. Το απλό σκαρίφημα που δίνεται που δίνεται σχήμα 2.5 δείχνει τους παράγοντες που διαμορφώνουν την παροχή ενός ρεύματος (Μιμίκου και Μπαλτάς, 2006). Σχήμα 2.5: Παράγοντες που διαμορφώνουν την παροχή του ρεύματος 14

23 2.5.2 Χαρακτηριστικά υδρογραφήματος Το σχήμα ενός υδρογραφήματος, που προκαλείται από μία βροχή με σχετικά μικρή διάρκεια και καλύπτει όλη την υδρολογική λεκάνη, ακολουθεί κατά κανόνα ένα γενικό πρότυπο. Το πρότυπο αυτό είναι κωδωνοειδούς σχήματος, εμφανίζει στην αρχή μία περιόδου ανόδου, που σημαίνει ότι κατά τη διάρκεια της η παροχή του ρεύματος αυξάνει μέχρι τη μέγιστη τιμή της απορροής και κατόπιν ακολουθεί μία περίοδος που η παροχή συνέχεια μειώνεται και μπορεί να φθάσει και στο μηδέν, εξαρτώμενη από την ύπαρξη ή μη βασικής απορροής. Σε μικρές υδρολογικές λεκάνες, που η συμβολή της απευθείας απορροής, της ενδιάμεσης απορροής και της βασικής απορροής στην παροχή του ρεύματος είναι κατά κανόνα περιορισμένες, το υδρογράφημα διαμορφώνεται ουσιαστικά απ την επιφανειακή και μόνο απορροή. Σχήμα 2.6: Υδρογράφημα που προκαλείται από μεμονωμένη βροχή Στο σχήμα 2.6 φαίνεται ένα τυπικό υδρογράφημα που παρουσιάζει την παροχή υδατορεύματος συναρτήσει του χρόνου ενός πλημμυρικού επεισοδίου, μαζί με το βροχογράφημα της βροχής που προκάλεσε την πλημμύρα. Η ένταση της βροχής συναρτήσει του χρόνου έχει καθιερωθεί να σχεδιάζεται με ανεστραμμένη τη φορά των τεταγμένων, όπως φαίνεται στο σχήμα 2.6. Το βροχογράφημα δείχνει ότι στο χρόνο t K ξεκινά ένα επεισόδιο βροχής και σύντομα στο χρόνο t Λ, μετά από ένα αρχικό έλλειμμα, ξεκινά η ενεργός βροχή, η οποία μετατρέπεται σε άμεση απορροή. Η βροχή λήγει στο χρόνο t Ν. Η ενεργός βροχή 15

24 μπορεί να λήγει και αυτή στον ίδιο χρόνο t Ν ή σε προηγούμενο χρόνο t Μ, αν η ένταση στο τέλος του επεισοδίου είναι αρκετά μικρή. Στο χρόνο t Λ t Β που ξεκινά η ενεργός βροχόπτωση, η παροχή του υδατορεύματος αρχίζει να αυξάνεται με έντονο ρυθμό, μέχρι που η παροχή φτάνει στη μέγιστη τιμή της στο χρόνο t C. Ο κλάδος BC του υδρογραφήματος ονομάζεται ανοδικός κλάδος, το σημείο C ονομάζεται αιχμή του υδρογραφήματος και η παροχή στο χρόνο t C παροχή αιχμής. Η καμπύλη ανόδου ενός υδρογραφήματος αρχίζει με την εμφάνιση της επιφανειακής απορροής και τελειώνει σε κάποιο σημείο όπου ο ρυθμός ανόδου του υδρογραφήματος μειώνεται δραστικά. Η μορφή της καμπύλης αυτής εξαρτάται απ τα χαρακτηριστικά της λεκάνης, που διαμορφώνουν την αναλογία των χρόνων διαδρομής του νερού πάνω στην επιφάνεια του εδάφους και τα ρεύματα, καθώς και από τη διάρκεια, ένταση και ομοιομορφία της βροχής. Το αρχικό τμήμα είναι κοίλο γιατί στην αρχή μέρος μόνο της λεκάνης συνεισφέρει νερό κι ακόμη γιατί, στο στάδιο αυτό η διηθητικότητα, η συγκράτηση του νερού στις κοιλότητες του εδάφους, η εξάτμιση και η συγκράτηση νερού από τη φυτοκάλυψη είναι αναλογικά μεγαλύτερα απ ότι στα επόμενα στάδια. Η μέγιστη αιχμή, που προκαλείται από μία βροχή δεδομένης εντάσεως και διάρκειας, εμφανίζεται όταν όλα τα τμήματα της υδρολογικής λεκάνης συνεισφέρουν νερό, όταν δηλαδή το μέρος της λεκάνης που βρίσκεται κοντά στην έξοδο της εξακολουθεί να συνεισφέρει νερό όταν και το νερό από το πιο απομακρυσμένο σημείο της έχει φθάσει στην έξοδο. Για να γίνει αυτό, η διάρκεια της βροχής πρέπει να είναι ίση ή μεγαλύτερη απ το χρόνο συγκεντρώσεως της λεκάνης. Κατόπιν ακολουθεί η μείωση της παροχής που απεικονίζεται στον καθοδικό κλάδο CD. Στο χρόνο t D παύει η άμεση απορροή, συνεχίζει όμως η βασική απορροή, σχηματίζοντας τον κλάδο DE. Η καμπύλη καθόδου περιλαμβάνει το υπόλοιπο μέρος του υδρογραφήματος, αντιπροσωπεύει δε την αποχώρηση του νερού που έχει αποθηκευτεί στην επιφάνεια της λεκάνης μετά την ουσιαστική διακοπή της βροχής. Το σχήμα της καμπύλης αυτής είναι ανεξάρτητο από τις διακυμάνσεις της εντάσεως της βροχής που προκάλεσε την απορροή και της διηθητικότητας του εδάφους, εξαρτάται δε σχεδόν αποκλειστικά από τα χαρακτηριστικά της κοίτης των ρευμάτων. Η άμεση απορροή πραγματοποιείται μόνο στο χρονικό διάστημα (t Β t D ), ενώ η βασική απορροή είναι διαρκής. Η διάρκεια t b =t D -t B είναι γνωστή ως διάρκεια πλημμύρας ή χρόνος βάσης. Άλλες χαρακτηριστικές διάρκειες του υδρογραφήματος είναι ο χρόνος ανόδου, t α =t C -t B και ο χρόνος υστέρησης (χρόνος υστέρησης αιχμής) t L =t C -t S, όπου t S ο χρόνος που αντιστοιχεί στο κέντρο βάρους S του ενεργού βροχογραφήματος. Αυστηρότερα, ο χρόνος υστέρησης ορίζεται ως η χρονική διαφορά ανάμεσα στα κέντρα βάρους του υδρογραφήματος άμεσης απορροής και του ενεργού βροχογραφήματος, δηλαδή t L =t Κ -t S, όπου t S ο χρόνος που αντιστοιχεί στο κέντρο βάρους Κ του υδρογραφήματος άμεσης απορροής. Για διάκριση 16

25 ο χρόνος t L αναφέρεται και ως κεντροβαρικός χρόνος υστέρησης. Για λόγους ευκολίας, έχει επικρατήσει αντί του t L να χρησιμοποιείται το μέγεθος t L το τελευταίο όμως δε μπορεί να θεωρηθεί ως χαρακτηριστικό της λεκάνης, αφού εξαρτάται και από τη μορφή του βροχογραφήματος. Μία άλλη κατά προσέγγιση αναλλοίωτη διάρκεια, η οποία αποτελεί επίσης χαρακτηριστικό της λεκάνης, είναι ο χρόνος συγκέντρωσης ή χρόνος συρροής. Ως χρόνος συγκέντρωσης ορίζεται ο χρόνος που απαιτείται για να φτάσει το νερό που συμβάλλει στην άμεση απορροή, από το υδραυλικά πιο απομακρυσμένο σημείο της λεκάνης στη διατομή εξόδου. Ο χρόνος συγκέντρωσης εμφανίζεται στο σχήμα ως η χρονική απόσταση από τη λήξη της ενεργού βροχής μέχρι τη λήξη της άμεσης απορροή, δηλαδή t L =t D -t M (Μιμίκου και Μπαλτάς, 2006) Παράγοντες που επηρεάζουν το σχήμα του υδρογραφήματος Η χρονική κατανομή της απορροής, που εκφράζεται από το σχήμα του υδρογραφήματος, επηρεάζεται από κλιματικούς παράγοντες καθώς επίσης και από τα τοπογραφικά και γεωλογικά χαρακτηριστικά της λεκάνης απορροής (Παπαζαφειρίου, 1983). Γενικά, μπορεί να λεχθεί ότι η καμπύλη ανόδου του υδρογραφήματος διαμορφώνεται κατά κύριο λόγο από τα χαρακτηριστικά της βροχής που προκαλεί απορροή, ενώ η καμπύλη καθόδου είναι σχεδόν ανεξάρτητη από τα χαρακτηριστικά της βροχής. Οι βασικότεροι κλιματικοί παράγοντες που επηρεάζουν τον όγκο και την κατανομή της απορροής, δηλαδή το σχήμα του υδρογραφήματος είναι οι εξής: η ένταση, η διάρκεια και η χρονική κατανομή της βροχής, η κατανομή της βροχής πάνω στην υδρολογική λεκάνη, η διεύθυνση που κινείται η βροχή, η μορφή του κατακρημνίσματος και ο τύπος της βροχής. Το υδρογράφημα μιας άμεσης απορροής μιας υδρολογικής λεκάνης αντικατοπτρίζει το συνδυασμένο αποτέλεσμα όλων των φυσικών χαρακτηριστικών της λεκάνης. Μερικά από τα κυρία χαρακτηριστικά που ασκούν ουσιαστική επίδραση στη διαμόρφωση της άμεσης απορροής μιας λεκάνης μπορεί να θεωρηθούν ότι είναι: το μέγεθος και το σχήμα της λεκάνης, η κατανομή και η πυκνότητα του δικτύου των ρευμάτων, η κλίση των πρανών της λεκάνης η κλίση του κύριου υδατορεύματος, το ανάγλυφο του εδάφους και το ποσοστό και το είδος της φυτοκάλυψης. Γεωλογικοί παράγοντες που επηρεάζουν το σχήμα του υδρογραφήματος είναι εκείνοι που ρυθμίζουν τη ροή του νερού προς τα ρεύματα, είτε με τη μορφή ενδιάμεσης απορροής, είτε 17

26 με τη μορφή υπόγειας ροής (βασικής απορροής). Οι παράγοντες αυτοί αναφέρονται στα χαρακτηριστικά: των επιφανειακών εδαφικών στρώσεων και των βαθύτερων γεωλογικών σχηματισμών. Ένταση, διάρκεια και χρονική κατανομή της βροχής Τα τρία αυτά χαρακτηριστικά της βροχής καθορίζουν τον όγκο της απορροής, τη χρονική διάρκεια της επιφανειακής απορροής και το ύψους της αιχμής του υδρογραφήματος. Για μια βροχή με σταθερή ένταση, η διάρκεια της καθορίζει σε ένα βαθμό το ύψους της αιχμής και τη χρονική διάρκεια της επιφανειακής απορροής. Για σταθερή διάρκεια βροχής, μια αύξηση της έντασης θα προκαλούσε άνοδο της αιχμής και αύξηση του όγκου απορροής, με την προϋπόθεση βεβαία ότι η ένταση της βροχής ξεπερνά τη διηθητικότητα του εδάφους. Η επίδραση μιας τέτοιας αυξήσεως την έντασης δε φαίνεται να επηρεάζει ουσιαστικά τη διάρκεια της επιφανειακής απορροής. Τέλος, αυξομείωση της έντασης της βροχής μπορεί να επηρεάσει το σχήμα του υδρογραφήματος μικρών υδρολογικών λεκανών, ενώ σε μεγαλύτερες λεκάνες η επίδραση αυτή είναι πολύ περιορισμένη. Σχήμα 2.7: Υδρογραφήματα που προκαλούνται από βροχές ίσου ύψους αλλά διαφορετικής εντάσεως και διάρκειας Γενικά, μια βροχή με μεγάλη ένταση και μικρή διάρκεια προκαλεί υψηλή αιχμή, καμπύλες ανόδου και καθόδου με σχετικά απότομες κλίσεις και περιορισμένη διάρκεια επιφανειακής απορροής. Βροχή του ιδίου συνολικά ύψους αλλά με μικρή ένταση και μεγάλη διάρκεια προκαλεί υδρογράφημα με χαμηλή αιχμή, καμπύλες ανόδου και καθόδου με μικρές κλίσεις και μεγαλύτερη διάρκεια επιφανειακής απορροής. Οι περιπτώσεις αυτές φαίνονται γραφικά στο Σχήμα

27 Κατανομή της βροχής στην υδρολογική λεκάνη Αν η έκταση της υδρολογικής λεκάνης είναι αρκετά μεγάλη, η κατανομή μιας βροχής που πέφτει πάνω της μπορεί να μην είναι ομοιόμορφη. Με αλλά λόγια, μπορεί να πέσει περισσότερη βροχή σε ένα μέρος της λεκάνης από ότι σε ένα άλλο. Αν συμβεί κάτι τέτοιο, αυτό θα έχει επιπτώσεις πάνω στο σχήμα υδρογραφήματος. Ειδικότερα, εάν το μεγαλύτερο ύψους βροχής πέσει στο μέρος της λεκάνης που είναι κοντά στην έξοδο της, το υδρογράφημα κατά κανόνα θα έχει έντονη αιχμή και απότομες καμπύλες ανόδου και καθόδου, ενώ εάν πέσει σε απομακρυσμένο μέρος της λεκάνης, τότε η αιχμή του υδρογραφήματος θα είναι χαμηλότερη και πιο πεπλατυσμένη, θα παρουσιασθεί καθυστέρηση στο ανέβασμα της καμπύλης ανόδου και η καμπύλη καθόδου θα είναι σχετικά ομαλότερη. Οι περιπτώσεις αυτές φαίνονται στο Σχήμα 2.8. Σχήμα 2.8: Επίδραση της κατανομής της βροχής στο σχήμα του υδρογραφήματος Σχήμα 2.9: Επίδραση της διευθύνσεως της βροχής στο σχήμα του υδρογραφήματος 19

28 Διεύθυνση της βροχής Η διεύθυνση προς την οποία κινείται η βροχή σε σχέση με τον κύριο προσανατολισμό του δικτυού των ρευμάτων της υδρολογικής λεκάνης, μπορεί να επηρεάσει και το ύψους της αιχμής του υδρογραφήματος και τη διάρκεια της επιφανειακής απορροής. Η επίδραση του παράγοντα αυτού είναι πιο έντονη σε λεκάνες με μακρόστενο σχήμα. Σε τέτοιες λεκάνες, αν η διεύθυνση της βροχής είναι από την έξοδο προς τα άγναντη θα έχουμε υδρογράφημα με χαμηλότερη αιχμή και μεγαλύτερη διάρκεια επιφανειακής απορροής απτή στην περίπτωση που η βροχή έχει διεύθυνση από το πιο απομακρυσμένο άκρο της λεκάνης προς την έξοδο. Οι περιπτώσεις αυτές δίνονται γραφικά στο Σχήμα 2.9. Μορφή του υδρογραφήματος Σε αντίθεση με τη βροχή, που έχει άμεσο αποτέλεσμα στη διαμόρφωση του υδρογραφήματος, η επίδραση του χιονιού δεν σχετίζεται με το ύψους και τη διάρκεια πτώσης του, αλλά με το χρόνο και το ρυθμό τήξεως του χιονοστρωματος που καλύπτει την υδρολογική λεκάνη. Η πρόκληση απορροής από την τήξη του χιονιού είναι μια σχετικά αργή διαδικασία. Αυτό οφείλεται στην ανομοιόμορφη κατανομή του χιονοστρώματος πάνω στη λεκάνη και τις ημερήσιες διακυμάνσεις της θερμοκρασίας που έχουν ως αποτέλεσμα ο μέσος ρυθμός τήξεως να μην ξεπερνά στις περισσότερες περιπτώσεις τη διηθητικότητα του εδάφους. Έτσι, στις περιπτώσεις αυτές το μεγαλύτερο μέρος της άμεσης απορροής προέρχεται από ενδιάμεση απορροή, με αποτέλεσμα το υδρογράφημα να έχει χαμηλή αιχμή αλλά πολύ μεγάλη χρονική διάρκεια. Αυτά βέβαια αναφέρονται σε λεκάνες που έχουν διαμορφωμένο χιονόστρωμα και συνήθη περίοδο τήξεως την άνοιξη. Αν το χιόνι πέσει σε μια υδρολογική λεκάνη μάλλον περιστασιακά και λιώσει γρήγορα, περίπτωση που είναι συνηθισμένη στον τόπο μας, το σχήμα του υδρογραφήματος είναι πολύ διαφορετικό από το παραπάνω και μοιάζει περισσότερο με αυτό που προκαλείται από βροχή. Η δε τελική του μορφή θα είναι συνάρτηση του πάχους του χιονιού και του ρυθμού τήξεως. Τέλος, σε μερικές περιπτώσεις η τήξη του χιονιού οφείλεται στην πτώση σχετικά θερμής βροχής, οπότε προκαλείται υψηλή και αρκετά παρατεταμένη απορροή. Τέτοια περιστατικά προκαλούν μερικές φορές πολύ μεγάλες πλημμύρες. Τύπος της βροχής Ο τύπος της βροχής παίζει σημαντικό ρολό στη διαμόρφωση της αιχμής του υδρογραφήματος, σε σχέση με το μέγεθος της υδρολογικής λεκάνης. Οι βροχές που προκαλούνται από έντονα ανοδικά ρεύματα (ανοιξιάτικες και καλοκαιρινές καταιγίδες) δίνουν τις υψηλότερες αιχμές απορροής σε μικρές υδρολογικές λεκάνες, ενώ η επίδραση τους δεν είναι σημαντική σε μεγάλες λεκάνες γιατί οι ανοδικές βροχές είναι περιορισμένες σε έκταση. Αντίθετα, βροχές που προκαλούνται από εκτεταμένα μετωπικά συστήματα σε συνδυασμό με ορθογραφικούς παράγοντες δίνουν υψηλές και παρατεταμένες αιχμές. 20

29 Μέγεθος και σχήμα της υδρολογικής λεκάνης Η κύρια επίδραση του μεγέθους της λεκάνης στο σχήμα του υδρογραφήματος της άμεσης απορροής έχει σχέση με τη χρονική διάρκεια του υδρογραφήματος. Έτσι, ανεξάρτητα από άλλους παράγοντες, μια συγκεκριμένη βροχή που πέφτει σε μεγάλη λεκάνη θα δώσει υδρογράφημα μεγαλύτερης χρονικής διαρκείας, ενώ η απορροή ανά μονάδα επιφανείας στην περίοδο της αιχμής θα είναι μικρότερη. Το σχήμα της λεκάνης απορροής διαμορφώνει το ρυθμό με τον οποίο το νερό φτάνει στο κύριο υδατόρευμα. Το σχήμα της λεκάνης είναι ένας σημαντικός παράγοντας που επηρεάζει την καμπύλη ανόδου του υδρογραφήματος και το μέγεθος της αιχμής του. Έτσι, αν το σχήμα μιας λεκάνης είναι τέτοιο, που τα ρεύματα της έχουν μικρό μήκος και συγκλίνουν προς την έξοδο, η καμπύλη ανόδου του υδρογραφήματος που παράγουν είναι πιο απότομη και η αιχμή φτάνει σε μεγαλύτερο ύψους, απ ότι όταν το μεγαλύτερο μέρος της λεκάνης είναι σχετικά απομακρυσμένο από την έξοδο της. Στη δεύτερη περίπτωση ανήκουν λεκάνες με σχήμα στενόμακρο. Στο Σχήμα 2.10 δίνεται γραφικά η επίδραση του σχήματος της λεκάνης στην άμεση απορροή. Σχήμα 2.10: Επίδραση του σχήματος της λεκάνης απορροής στη μορφή του υδρογραφήματος Κατανομή και πυκνότητα του δικτύου των ρευμάτων Όσο πυκνότερο και πιο όμορφα κατανεμημένο είναι το δίκτυο των ρευμάτων μιας υδρολογικής λεκάνης, τόσο μικρότερες είναι οι διαδρομές που κάνει το νερό πάνω στην επιφάνεια του εδάφους και τόσο μικρότερος είναι ο χρόνος που κάνει το νερό για να φτάσει στην έξοδο της λεκάνης, ενώ στην περίπτωση λεκάνης με αραιό δίκτυο ρευμάτων συμβαίνει 21

30 ακριβώς το αντίθετο. Ως εκ τούτου στην πρώτη περίπτωση η καμπύλη ανόδου του υδρογραφήματος θα είναι πιο απότομη, το ύψους της αιχμής μεγαλύτερο και γενικά η άμεση απορροή μεγαλύτερη, γιατί ο χρόνος επαφής του νερού με το έδαφος είναι μικρότερος και κατά συνεπεία μικρότερες ποσότητες νερού διηθούνται μέσα σ αυτό. Κλίση των πρανών της υδρολογικής λεκάνης Η κλίση των πρανών της λεκάνης ασκεί ουσιαστική επίδραση στην επιφανειακή απορροή, επειδή καθορίζει το χρόνο επαφής του νερού με την επιφάνεια του εδάφους, δηλαδή καθορίζει τη διάρκεια της διηθήσεως. Η κλίση είναι ο πιο σημαντικός παράγοντας συγκέντρωσης γιατί ρυθμίζει την ταχύτητα με την οποία κινείται το νερό πάνω στην επιφάνεια. Ακριβής υπολογισμός της ταχύτητας αυτής δεν είναι δυνατό να επιτευχθεί, λόγω των πολλών παραγόντων που την επηρεάζουν. Γενικά όμως, μπορεί να λεχθεί ότι η ροή του νερού στην επιφάνεια μπορεί να εκφρασθεί από μια σχέση που έχει τη μορφή (Παπαζαφειρίου 1983): q b c = a D S (2.7) Όπου: q : είναι η ροή (παροχή) ανά εδαφική ζώνη πλάτους ίσου με τη μονάδα, D : είναι η κλίση του εδάφους και a,b,c είναι σταθερές που εξαρτώνται από τον αριθμό του Reynolds, την ορμή των βροχοσταγονιδίων και την τραχύτητα της εδαφικής επιφανείας. Η σχέση αυτή δείχνει ότι η ταχύτητα ροής μεγαλώνει ανάλογα με την κλίση και κατά συνεπεία ελαττώνεται ο χρόνος επαφής του νερού με το έδαφος. Έτσι, όσο μεγαλύτερη είναι η κλίση τόσο περιορίζεται η χρονική βάση του υδρογραφήματος, η αιχμή φτάνει σε μεγαλύτερα ύψη κι οι καμπύλες ανόδου και καθόδου γίνονται πιο απότομες. Κλίση του κυρίου υδατορεύματος Όταν το νερό φτάσει στον κύριο κλάδο του ρεύματος μιας υδρολογικής λεκάνης, ο χρόνος που θα χρειασθεί να φτάσει μέχρι την έξοδό της εξαρτάται από το μήκος και την κλίση του ρεύματος. Γενικά, η ταχύτητα ροής σε ανοικτά κανάλια μπορεί να υπολογισθεί με μια σχέση της μορφής: V Όπου: V : είναι η ταχύτητα ροής, = C R m S n (2.8) C : είναι μια σταθερά που η τιμή της εξαρτάται από την τραχύτητα των τοιχωμάτων του καναλιού, R : είναι η υδραυλική ακτίνα, S : είναι η κλίση του καναλιού και m και n είναι εκθέτες που κατά τον Manning έχουν τιμές 2/3 και 1/2αντίστοιχα. Επειδή ο χρόνος t είναι για μια διαδρομή L είναι : 22

31 L t = (2.9) V Αυτό σημαίνει ότι εδώ όπως και στην περίπτωση της κλίσεως των πρανών της λεκάνης, ο χρόνος διαδρομής είναι αντίστροφα ανάλογος κάποιας δυνάμεως της κλίσεως του ρεύματος, δηλαδή ο χρόνος αυτός μικραίνει όσο μεγαλώνει η κλίση. Η επίδραση στο υδρογράφημα του παράγοντα αυτού σχετίζεται με τη χρονική βάση του υδρογραφήματος και τη μορφή της καμπύλης καθόδου, που γίνεται πιο απότομη όσο η κλίση μεγαλώνει. Η ανάγλυφη όψη της υδρολογικής λεκάνης Το νερό της βροχής που συγκεντρώνεται στην επιφάνεια του εδάφους, πριν αρχίσει να κινείται επιφανειακά προς τα ρεύματα, πρέπει πρώτα να γεμίσει τις κάθε είδους εδαφικές κοιλότητες. Είναι λοιπόν φυσικό, ότι ο αριθμός και η μορφή των κοιλοτήτων, σε συνδυασμό με την κλίση της λεκάνης. Θα επηρεάζουν το σχήμα του υδρογραφήματος. Συμπερασματικά, μπορεί να λεχθεί ότι οι λεκάνες με λίγες εδαφικές κοιλότητες και μεγάλες κλίσεις πρανών δίνουν υδρογράφημα με μικρή χρονική βάση, απότομες καμπύλες ανόδου και καθόδου και μεγάλη αιχμή. Αντίθετα, οι λεκάνες με μεγάλο αριθμό εδαφικών κοιλοτήτων και μικρή κλίση δίνουν υδρογράφημα με χαμηλή αιχμή και μεγάλη χρονική βάση. Ποσοστό και είδος φυτοκάλυψης Η φυτοκάλυψη επηρεάζει την απορροή με δυο τρόπους, απ τους οποίους ο ένας είναι άμεσος και αναφέρεται στη συγκράτηση του νερού της βροχής από τη φυτοκάλυψη, που στη συνεχεία εξατμίζεται πίσω στην ατμόσφαιρα και ο άλλος είναι μακρόχρονος και οφείλεται στη διαπνοή. Οι υδρολογικές λεκάνες που έχουν μεγάλο ποσοστό φυτοκάλυψης από δέντρα με πυκνό φύλλωμα, δίνουν ομαλό υδρογράφημα με μεγάλη χρονική βάση και χαμηλή αιχμή. Επιφανειακές εδαφικές στρώσεις Η κατάσταση της επιφάνειας του εδάφους, σε συνδυασμό με την υφή και τη δομή των υποκείμενων στρώσεων, καθορίσει το ρυθμό διηθήσεως του νερού επηρεάζοντας άμεσα τον όγκο της επιφανειακής απορροής. Επίσης, η διάταξη των εδαφικών στρώσεων επιδρά στο ρυθμό της κατακόρυφης και πλευρικής κίνησης του νερού που έχει διηθηθεί στο έδαφος. Έτσι, αν η επιφανειακή στρώση του εδάφους, που επικάθεται σε μια αδιαπέραστη στρώση, είναι αρκετά διαπερατή, ένα σημαντικό ποσοστό του νερού που διηθήθηκε θα κινηθεί πλευρικά, καθιστώντας έτσι την ενδιάμεση απορροή ένα σημαντικό παράγοντα στην τελική διαμόρφωση του υδρογραφήματος. Το υδρογράφημα που διαμορφώθηκε θα έχει χαμηλή αιχμή και μεγάλη χρονική διάρκεια. Αν η επιφανειακή στρώση της λεκάνης αποτελείται από συνεκτικό έδαφος (μικρή διηθητικότητα), το μεγαλύτερο μέρος της βροχής θα κινηθεί επιφανειακά προς τα ρεύματα με συνεπεία το υδρογράφημα να έχει υψηλή αιχμή και μικρή χρονική βάση. Τέλος, αν όλες οι εδαφικές στρώσεις είναι σχετικά διαπερατές, το μεγαλύτερο μέρος του νερού θα διηθηθεί βαθιά, με αποτέλεσμα πολύ χαμηλή αιχμή και γενικά μικρό όγκο άμεσης απορροής. 23

32 Βαθύτεροι γεωλογικοί σχηματισμοί Το είδος και η διάταξη των γεωλογικών σχηματισμών που βρίσκονται κάτω από μια υδρολογική λεκάνη, επιδρά στη βασική απορροή. Ανάλογα με τη διάταξη των σχηματισμών αυτών, η περιοχή που συνεισφέρει νερό στα ρεύματα μιας λεκάνης μπορεί να είναι μεγαλύτερη η μικρότερη από την επιφανειακή έκταση της λεκάνης, όπως αυτή καθορίζεται από τον υδροκρίτη. Ακόμη, η διάταξη αυτή μπορεί να διαμορφώσει τη θέση της υπόγειας στάθμης του νερού, με τέτοιον τρόπο ώστε να εφοδιάζει τα ρεύματα συνέχεια με νερό, οπότε η βασική απορροή θα είναι συνεχής και σημαντική, ή να την κρατά μόνιμα κάτω από τον πυθμένα των ρευμάτων, οπότε τα ρεύματα θα εμπλουτίζουν με νερό τα υπόγεια στρώματα χωρίς να δέχονται τίποτε από αυτά, με αποτέλεσμα την ελαχιστοποίηση της βασικής απορροής. Παραπάνω εξετάστηκε μεμονωμένα η επίδραση των παραγόντων στο σχήμα του υδρογραφήματος. Στη φύση είναι συνηθισμένο ένας παράγοντας να αναιρεί τα αποτελέσματα κάποιου αλλού, έτσι ώστε το τελικό υδρογράφημα να εξαρτάται από το αθροιστικό αποτέλεσμα των παραγόντων, καθώς αυτοί δρουν μεμονωμένα ή σε συνδυασμό μεταξύ τους (Μιμίκου και Μπαλτάς, 2006). 2.6 Μοναδιαίο υδρογράφημα Η διαδικασία τόσο της πλημμυρικής αιχμής όσο και της εν γένει κατανομή της πλημμύρας που προκαλείται από μια βροχή, μπορεί να βασιστεί στο μοναδιαίο υδρογράφημα, το οποίο είναι το υδρογράφημα που προκαλείται από ενεργό βροχή ύψους ίσου με τη μονάδα (στο μετρικό σύστημα ίσης με ένα cm), που είναι ομοιόμορφα κατανεμημένη σ όλη την έκταση της υδρολογικής λεκάνης κι έχει ομοιόμορφη ένταση. Δηλαδή το μοναδιαίο υδρογράφημα είναι ένα υδρογράφημα απορροής που προκαλείται από ενεργό βροχή ίση με 10 mm συγκεκριμένης διαρκείας. Η θεωρία του μοναδιαίου υδρογραφήματος βασίζεται στις ακόλουθες παραδοχές : 1. Σε μια συγκεκριμένη υδρολογική λεκάνη, βροχές ίσης διάρκειας που προκαλούν απορροή, δίνουν υδρογραφήματα άμεσης απορροής με την ίδια περίπου χρονική βάση ανεξάρτητα από την ένταση της βροχής. 2. Σε μια δεδομένη υδρολογική λεκάνη, η άμεση απορροή που προκαλείται από μια συγκεκριμένη βροχή είναι ανεξάρτητη από τις προηγούμενες βροχές ή τις επόμενες. 3. Η κατάσταση της υδρολογικής λεκάνης παραμένει αμετάβλητη σε σχέση με το χρόνο. Οι παραπάνω προϋποθέσεις μόνο κατά προσέγγιση ικανοποιούνται απ τις φυσικές υδρολογικές λεκάνες (Wilsson, 1990). Όσον αφορά στο πρώτο κριτήριο είναι εύκολο να παρατηρήσει κανείς ότι η αποθηκευτική ικανότητα των ρευμάτων μεγαλώνει όσο η στάθμη του νερού ανέρχεται. Έτσι, για βροχές της ιδίας διαρκείας, περισσότερο νερό αποθηκεύεται στα ρεύματα όσο μεγαλύτερη είναι η ένταση της βροχής. Το υποθηκευμένο αυτό νερό θα 24

33 απορρεύσει μετά την παύση της βροχής, με αποτέλεσμα την επιμήκυνση του χρόνου της άμεση απορροής. Αναμένεται κατά συνεπεία ότι θα υπάρχει κάποια διακύμανση του χρόνου απορροής ανάλογα με την έκταση της βροχής κι ο καθορισμός ενιαίας χρονικής βάσεως σ αυτήν την περίπτωση θα πρέπει να είναι αποτέλεσμα παραδοχής. Η δεύτερη προϋπόθεση, η περίπτωση της μη επιρροής στη διαμόρφωση της παρούσας απορροής μια λεκάνης από μελλοντικές βροχές, είναι από μονή της αβάσιμη. Αντίθετα, οι βροχές που προηγηθήκαν της απορροής την επηρεάζουν και στο σύνολό της και στα επί μέρους στοιχεία της. Οι προηγούμενες βροχές επηρεάζουν πάντοτε κατά τρόπο ουσιαστικό τη βασική απορροή, έστω και αν έπεσαν αρκετό χρόνο πριν. Για το λόγω αυτό το μοναδιαίο υδρογράφημα δεν μπορεί να εφαρμοσθεί στο σύνολο της απορροής αλλά μόνο στην άμεση απορροή, δηλαδή στο μέρος του υδρογραφήματος που μένει μετά την αφαίρεση της βασικής απορροής, Αλλά και για την περίπτωση αυτή το κριτήριο έχει σχετική μόνο εφαρμογή, μια και η άμεση απορροή εξαρτάται από το επίπεδο υγρασίας του εδάφους και το ποσοστό πληρώσεως των κοιλοτήτων του εδάφους πριν από τη βροχή. Τέλος, η τρίτη προϋπόθεση μπορεί να θεωρηθεί ότι ισχύει, αφού κανείς δεν περιμένει ουσιαστικές μεταβολές στην κατάσταση των υδρολογικών λεκανών μέσα σε λογικά χρονικά διαστήματα, εκτός κι αν έχουμε επέμβαση του ανθρώπου με κατασκευές έργων ή μεταβολή της φυτοκάλυψης της λεκάνης. Μετά από μια τέτοια επέμβαση ίνα επόμενο ότι η υδρολογική συμπεριφορά της λεκάνης θα διαφοροποιηθεί ανάλογα, οπότε τα μοναδιαία υδρογραφήματα που θα διερευνηθούν θα είναι διαφορετικά απ αυτά που διερευνηθήκαν πριν απ την επέμβαση. Θεωρητικά, ένας απεριόριστος αριθμός μοναδιαίων υδρογραφημάτων θα μπορούσε να διερευνηθεί εξαιτίας των διακυμάνσεων που παρουσιάζει η διάρκεια και η κατανομή των βροχών. Για πρακτικούς όμως λογούς, είναι αναγκαίο να καθοριστεί για κάθε υδρολογική λεκάνη η διάρκεια μιας τυπικής βροχής, την οποία το μοναδιαίο υδρογράφημα που θα διερευνηθεί σε συνδυασμό με την άμεση απορροή που προκαλεί, να είναι αντιπροσωπευτικό για την υδρολογική αυτή λεκάνη. Κατά καιρούς έχουν γίνει διαφορές προτάσεις για την εκτίμηση της διάρκειας της τοπικής βροχής. Ο Sherman (1949) συνιστά για λεκάνες με έκταση από 2500 km 2 και πάνω διάρκεια τυπικής βροχής από 12 μέχρι 24 ώρες για λεκάνες από 250 μέχρι 2500 km 2 διάρκεια από 6 μέχρι 12 ώρες, για λεκάνες από 50 μέχρι 250 km 2 διάρκεια από 2 μέχρι 6 ώρες και για μικρότερες λεκάνες η διάρκεια πρέπει να επιλέγεται σαν το 1/3 ή 1/4 του χρόνου συγκεντρώσεως της υδρολογικής λεκάνης. Οι Linsley et al. (1949) κατέληξαν στο συμπέρασμα ότι η διάρκεια της τυπικής βροχής πρέπει να είναι περίπου το ¼ του χρόνου υστέρησης της λεκάνης που, όπως έχει ήδη ορισθεί, είναι ο χρόνος που μεσολαβεί ανάμεσα στο κέντρο βάρους της ενεργού βροχής και της αιχμής του υδρογραφήματος. Πάνω στο ίδιο αντικείμενο βρέθηκε ότι για υδρολογικές λεκάνες με έκταση 25

34 μικρότερη από 250 km 2, η διάρκεια της τυπικής βροχής πρέπει να είναι το μισό του χρόνου υστέρησης. Πέρα απ την επιλογή της πιο πρόσφορης διαρκείας βροχής για κάθε λεκάνη, καλό είναι να διερευνώνται μοναδιαία υδρογραφήματα και για άλλες διάρκειες μικρότερες ή μεγαλύτερες απ την επιλεγείσα τυπική. Για λογούς ταξινόμησης, τα διερευνώμενα μοναδιαία υδρογραφήματα χαρακτηρίζονται από τη διάρκεια της ενεργού βροχής απ την οποία προέρχονται. Έτσι χαρακτηρίζεται ως μοναδιαίο υδρογράφημα διάρκειας 6 ωρών, αυτό που προέκυψε από την άμεση απορροή που έδωσε ενεργός βροχή διάρκειας 6 ωρών κλπ. Οι δυο βασικές αρχές του μοναδιαίου υδρογραφήματος είναι η αρχή της αναλογίας και η αρχή της επαλληλίας. 1. Αρχή της αναλογίας 2. Αρχή της επαλληλίας Σχήμα 2.11: Αρχή της αναλογίας του μοναδιαίου υδρογραφήματος Συμφώνα με την αρχή της αναλογίας δυο ενεργές βροχές της ίδιας διάρκειας αλλά με διαφορετικές εντάσεις δημιουργούν υδρογραφήματα με την ιδία χρονική βάση αλλά με τεταμένες σε κάθε χρονική στιγμή που έχουν λόγω μεταξύ τους ίσο με το λόγω των εντάσεων. Η αρχή της αναλογίας απεικονίζεται γραφικά στο Σχήμα Η αρχή αυτή είναι άμεσα εξαρτώμενη από τη γραμμικότητα της λεκάνης όπου δηλαδή οι όγκοι απορροής είναι ευθέως ανάλογοι των όγκων βροχής (διπλάσιες βροχές δίνουν διπλάσιους όγκους απορροής) Όσον αφορά στη γραμμικότητα ή μη μιας λεκάνης απορροής αναλυτική περιγραφή γίνεται στο βιβλίο Τεχνολογία Υδατικών Πόρων (Μιμίκου - Μπαλτάς, 1990). Σύμφωνα με την αρχή της επαλληλίας το συνολικό υδρογράφημα που προκύπτει από επιμέρους βροχοπτώσεις είναι το υδρογράφημα με τεταγμένες το άθροισμα των τεταγμένων των επιμέρους υδρογραφημάτων. Η αρχή της επαλληλίας παρουσιάζεται στο Σχήμα 2.12, 26

35 όπου το συνολικό πλημμυρογράφημα προκύπτει ως άθροισμα των επιμέρους υδατογραφημάτων που αντιστοιχούν σε τρία επεισόδια ενεργού βροχόπτωσης. Η χρονική αρχή των επιμέρους υδρογραφημάτων που αθροίζονται, ταυτίζεται με την αρχή των αντίστοιχων ενεργού βροχόπτωσης (Μιμίκου και Μπαλτάς, 2006). Σχήμα 2.12: Αρχή της επαλληλίας του μοναδιαίου υδρογραφήματος 2.7 Μέτρηση απορροής Η μέτρηση της απορροής σε μια λεκάνη ρευμάτων στηρίζεται στη μέτρηση της παροχής. Αυτή γίνεται έμμεσα με τη καταγραφή της πορείας της στάθμης του νερού, που ρέει σε ορισμένη θέση της κοίτης του ρεύματος, και την αναγωγή της σε παροχή. Η παραδοχή δε, ότι η παροχή πρέπει να ισούται με την απορροή στα ανάντη της θέσης μέτρησης, επιτρέπει την ταύτιση των δυο μεγεθών. Αυτό διευκολύνει ιδιαιτέρα την υδρολογική ερευνά, επειδή δεν υπάρχει προς το παρόν δυνατότητα άμεσης και συνεχούς μέτρησης της επιφανειακής απορροής (Κωτούλας, 1996). Η αναγωγή των μετρήσεων της στάθμης του νερού σε αντίστοιχες τιμές παροχής προϋποθέτει, ότι έχει καθοριστεί η σχέση μεταξύ των δυο αυτών μεγεθών στη συγκεκριμένη διατομή μέτρησης για όλη τη δυνατή περιοχή διακύμανσής τους και ότι η σχέση αυτή δεν αναμένεται να μεταβληθεί για ένα σημαντικά μεγάλο χρονικά διάστημα. Για τη διευκόλυνση των μετρήσεων κατασκευάζονται στην κοίτη του ρεύματος διατομές γεωμετρικού σχήματος (τραπεζοειδείς, ορθογωνικές, τριγωνικές κλπ). Κατά την επιλογή των θέσεων διεξαγωγής των μετρήσεων της στάθμης σε φυσικές κοίτες ρευμάτων πρέπει να παίρνονται υπόψη τα εξής : 1. οι τοπογραφικές και γεωλογικές συνθήκες γύρω από τη θέση μέτρησης δεν πρέπει να επιτρέπουν τοπικές, υπόγειες διαρροές νερού ή τυχόν υπερχειλίσεις του 27

36 υδρομετρικού σταθμού από τα πλημμυρικά νερά, ώστε οι μετρήσεις να γίνονται χωρίς απώλειες ή μειώσεις της απορροής 2. η διατομή τόσο στη θέση μέτρησης, όσο και σε μια σημαντική απόσταση απ' αυτή στα ανάντη ή κατάντη της πρέπει να παραμένει αμετάβλητη ιδίως κατά τη ροή των πλημμυρικών νερών 3. η θέση μέτρησης πρέπει να είναι προσιτή σε κάθε περίπτωση και ιδίως κατά τη ροή των πλημμυρικών αιχμών, ώστε να μπορούν να διεξάγονται άνετα οι μετρήσεις, καθώς και οι έλεγχοι των σχετικών οργάνων 4. στη θέση εγκατάστασης του υδρομετρικού σταθμού, καθώς και στη περιοχή γύρω από αυτόν θα πρέπει να διευκολύνονται οι μετρήσεις για τον καθορισμό της σχέσης στάθμης παροχής. Όπου δε αυτό γίνεται με τη βοήθεια μετρήσεων της ταχύτητας του νερού σε διάφορα σημεία της διατομής, θα πρέπει στη θέση της μέτρησης τα υδάτινα νάματα να ρέουν κατά το δυνατό παράλληλα μεταξύ τους. Ο λόγος του ύψους της απορροής (mm) προς το ύψος της αντίστοιχης βροχόπτωσης (mm), ο οποίος ισούται με τον όγκο απορροής προς τον όγκο της βροχής, αποτελεί το συντελεστή απορροής c, και εκφράζει το ποσοστό % της βροχής, που απορρέει στην επιφάνεια του εδάφους. Συνεπώς, ο συντελεστής απορροής εκφράζει τις απώλειες που μεσολαβούν μεταξύ βροχόπτωσης και απορροής από εξατμισιδιαπνοή, συγκράτηση σε κοιλότητες, διείσδυση στο έδαφος και συγκράτηση από την κομοστέγη της βλάστησης. Το μέγεθος της απορροής, το οποίο διαμορφώνεται όπως έχει ήδη αναφερθεί από την επιφανειακή απορροή, την υποδερμική απορροή και τη βασική απορροή, επηρεάζεται σημαντικά από τα διαφορά γνωρίσματα των λεκανών απορροής, όσο και της βροχής, από τα οποία τα σπουδαιότερα είναι τα ακολουθά: 1. Η έκταση της λεκάνης: γενικά έχει διαπιστωθεί, ότι με την αύξηση της έκτασης της λεκάνης απορροής: μειώνεται η μέγιστη ειδική παροχή της qh=qh/fe λόγω αύξησης του χρόνου συγκέντρωσης του νερού (Fe: επιφάνεια λεκάνης απορροής) και της ανομοιογένειας στην κατανομή της έντασης της βροχής και αυξάνεται η ελάχιστη ειδική παροχή qn=qn/fe λόγω της αύξησης του ποσού του υπόγειου νερού, που την τροφοδοτεί. 2. Η κλίση και η έκθεση της λεκάνης: όσο μεγαλύτερη είναι η κλίση της λεκάνης, συντομεύεται ο χρόνος συγκέντρωσης του νερού, περιορίζεται η δυνατότητα διείσδυσης του νερού στο έδαφος, δηλ. μειώνονται οι απώλειες και, συνεπώς, αυξάνεται η παροχή. 3. Η έκθεση της λεκάνης: λεκάνες προσανατολισμένες προς την κατεύθυνση των ομβροφόρων ανέμων έχουν αυξημένη απορροή, σε σχέση με εκείνες που βρίσκονται στην ομοβροσκιά. 28

37 4. Το υπερθαλάσσιο ύψος της λεκάνης: το ύψος της βροχής, συνεπώς και η απορροή αυξάνονται με την αύξηση του υπερθαλάσσιου ύψους της λεκάνης, ενώ η θερμοκρασίας του αέρα μειώνεται. 5. Η μορφή της λεκάνης: επηρεάζει σημαντικά το χρόνο συγκέντρωσης του νερού σ αυτήν και προσδιορίζει τη μορφή του υδρογραφήματος, που προκύπτει από τις διάφορες βροχοπτώσεις. 6. Η συγκράτηση της λεκάνης: ιδιαίτερη σημασίας στην περίπτωση αυτή έχει η υπόγεια αποθήκευση νερού στη λεκάνη. Επίσης η παρουσία βλάστησης ασκεί σημαντική επίδραση λόγω της υδατοσυγκρατικής ικανότητας που αυτή διαθέτει και της αύξησης της πορώδους του εδάφους, συνεπώς και της διαπερατότητας του. 7. Η ένταση και η διάρκεια της βροχής: γενικά βροχή με μεγάλη ένταση και μικρή διάρκεια προκαλεί έντονη αιχμή στην απορροή. 8. Η κατανομή της βροχής: σε περίπτωση που η περισσότερη βροχή πέφτει στο κάτω μέρος της λεκάνης, το υδρογράφημα αποκτάει έντονη μορφή και καμπύλες ανόδου και καθόδου απότομες. Αντίθετα, όταν η μάζα της βροχής επικεντρώνεται στο κάτω μέρος της λεκάνης, το υδρογράφημα γίνεται χαμηλότερο και ευρύτερο, οι δε καμπύλες του έχουν ηπιότερες κλίσεις. 9. Η διεύθυνση της βροχής: βροχές κατευθυνόμενες από την έξοδό στενόμακρων λεκανών (κοίτες εκκένωσης) προς τα άνω (υψηλά τμήματα) δίνουν υδρογραφήματα με χαμηλότερη αιχμή και μεγαλύτερη διάρκεια σε σχέση με βροχές, που κατευθύνονται από τα υψηλότερα προς τα χαμηλά τμήματα των λεκανών. 10. Το είδος της βροχής: βροχές με έντονα ανοδικά ρεύματα δίνουν σε μικρές λεκάνες, απορροές με υψηλότερες αιχμές, από ότι σε μεγάλες λεκάνες, επειδή τέτοιες βροχές έχουν περιορισμένη έκταση. Αντίθετα, κυκλωνικές βροχές σε συνδυασμό με ορογραφικές επιδράσεις μπορούν να δώσουν απορροές με υψηλές και παρατεταμενές αιχμές. 2.8 Υδρολογικές μέθοδοι προσδιορισμού της παροχής Ο καλύτερος τρόπος προσδιορισμού μιας παροχής παραμένει πάντοτε η μέτρησή της. Επειδή όμως στις περισσότερες περιπτώσεις αυτό είναι αδύνατο, η υδρολογία ανέπτυξε διάφορους τρόπους έμμεσης εκτίμησης των παροχών. Οι γνωστές υδρολογικές μέθοδοι προσδιορισμού των παροχών δεν προσφέρονται συνήθως για χρήση ιδίως στα μικρά χειμαρρικά ρεύματα. Π.χ. η στατιστική μέθοδος κι εκείνη των πιθανοτήτων, οι οποίες αποτελούν κλασσικούς τρόπους εκτίμησης των πλημμυρικών παροχών στα μεγαλύτερα υδάτινα ρεύματα, απαιτούν μετεωρολογικές παρατηρήσεις πολλών ετών (τουλάχιστον 30) από πυκνό δίκτυο, οι οποίες συνήθως δεν υπάρχουν. Η μέθοδος του μοναδιαίου υδρογραφήματος προϋποθέτει ομοιόμορφη κατανομή της βροχής 29

38 σε χώρο και χρόνο, πράγμα σπάνιο σε ορεινές λεκάνες χειμμαρικών ρευμάτων, όπου κυριαρχούν οι καταιγίδες ως πλημμυρικά αίτια, η δε μέθοδος του συνθετικού υδρογραφήματος έχει δομή κατάλληλη για μεγάλα κυρίως ρεύματα. Και οι δυο μέθοδοι έχουν ως απαραίτητη προϋπόθεση την ύπαρξη στοιχειωδών μετεωρολογικών πληροφοριών από τις ορεινές λεκάνες, οι οποίες κατά κανόνα δεν υφίστανται. Είναι γνωστό επίσης, ότι οι υδρολογικές μέθοδοι δεν παίρνουν υπόψη τους την επίδραση της έντονης μεταφοράς φερτών υλών (στερεομεταφορας, λαβαμεταφοράς) από τα χειμμαρικά ρεύματα, η οποία όμως επηρεάζει σοβαρά σ ότι αφορά την ακρίβεια των αποτελεσμάτων από την εφαρμογή των υδρολογικών μεθόδων, ακόμη και όταν οι υπάρχουσες προϋποθέσεις επιτρέπουν την εφαρμογή τους. Οι παραπάνω λόγοι οδηγούν στην αναζήτηση ιδίως για τα μικρά χειμμαρικά ρεύματα άλλων τρόπων προσδιορισμού των παροχών, κατά κανόνα απλούστερων ίσως με λιγότερη ακρίβεια, οι οποίοι όμως να μπορούν, χωρίς πολλές απαιτήσεις σε δεδομένα, να δώσουν μια εικόνα της απορροής κάτω από τις ειδικές συνθήκες που επικρατούν στις λεκάνες απορροής τους, όταν δεν υπάρχει άλλος τρόπος. Αυτό βεβαία δεν αποκλείει ποτέ τη χρήση των κατάλληλων υδρολογικών μεθόδων, όταν και οπού υπάρχουν οι απαραίτητες προϋποθέσεις. Στη συνεχεία περιγράφονται οι σπουδαιότερες από τις μεθόδους προσδιορισμού των παροχών, που μπορούν να εφαρμοστούν (υπό τις παραπάνω προϋποθέσεις) στα μικρά χειμμαρικά ρεύματα (Κωτούλας, 1996) Μέτρηση της ελάχιστης παροχής Η κατά κανόνα πολύ μικρή ποσότητα των ελάχιστων παροχών (θερινή, βασική απορροή) στα μικρά χειμμαρικά ρεύματα της χωράς μας σπάνια επιτρέπει τη χρήση κατάλληλων υδρομετρικών οργάνων για τη μέτρησή της. Τέτοιες ελάχιστες παροχές μετρούνται συνήθως με τους εξής τρόπους: Μέτρηση με δοχείο: Το νερό του ρεύματος ή της πηγής συλλέγετε σε δοχείο. Ταυτόχρονα μετρείται και ο απαιτούμενος χρόνος για την πλήρωση του δοχείου. Η παροχή του ρεύματος (m 3 /s) προκύπτει από τη διαίρεση του όγκου του δοχείου με το χρόνο πλήρωσής του. Μέτρηση με εκροή από οπές: Χρησιμοποιείται δοχείο, στο οποίο ταυτόχρονα με την εισροή του νερού δημιουργείται και εκροή από οπή κοντά στον πυθμένα του, κατά τρόπο, ώστε η στάθμη του νερού εντός του δοχείου να παραμένει αμετάβλητη. Αποκαθίσταται έτσι μόνιμη ροή, οπότε η παροχή Q (m 3 /s) δίνεται από το γνωστό τύπο εκροής από οπές: Q = μ f 2 g h (2.10) Όπου: μ : συντελεστής με τιμή 0,52 για κυκλική ή τετραγωνική διατομή οπής και 0,61 για ορθογωνική f : επιφάνεια οπής (m 2 ) 30

39 g : επιτάχυνση βαρύτητας (9,81 m/s 2 ) h : ύψος νερού υπεράνω της οπής (m) Σε περίπτωση, που η ποσότητα των χαμηλών νερών είναι σημαντική, για τον προσδιορισμό της ελάχιστης παροχής μπορεί να χρησιμοποιείται μια από τις επόμενες μεθόδους προσδιορισμού οποιασδήποτε παροχής (Κωτούλας, 1996) Μέτρηση οποιασδήποτε σημαντικής παροχής Για τον προσδιορισμό κάθε παροχής στα μικρά χειμμαρικά ρεύματα χρησιμοποιούνται οι παρακάτω μέθοδοι προσδιορισμού : Μέθοδος στάθμης και παροχών Σε ομαλό, ευθύγραμμο κατά το διάνο τμήμα της κοίτης με σταθερή διατομή τοποθετούνται υδρομετρικοί πήχεις, με τους οποίους παρακολουθείται η διακύμανση της υδροστάθμης στο χειμμαρικό ρεύμα και σημειώνονται οι εκάστοτε τιμές. Το βάθος ροής μπορεί να μετρείται επίσης χονδρικά και με την έμπηξη ακοντίου στην κοίτη ή ακόμη και να εκτιμάται από τυχόν ίχνη της ροής προσδιορίζεται κατά τα γνωστά μέγεθος της αντίστοιχης παροχής και σχεδιάζεται η καμπύλη στάθμης (βάθους ύδατος) και παροχής η οποία στη συνεχεία παρέχει απευθείας την παροχή για δεδομένη στάθμη (βάθος ύδατος). Η παλιά και απλή αυτή μέθοδος απλοποιείται σήμερα με τη χρήση ειδικών αυτογραφικών οργάνων σταθμογράφοι), τα οποία παρακολουθούν συνεχώς τις μεταβολές της στάθμης του νερού κι έτσι καταγραφούν απευθείας την πορεία της παροχής στην θέση μέτρησης. Μέθοδος με τη μέτρηση της ταχύτητας του νερού Επιλέγεται ευθύγραμμο τμήμα της κοίτης με σταθερή διατομή και ταχύτητα και με ομοιόμορφη, κατά το δυνατό, κλίση. Σ αυτό μετρείται η ταχύτητα του νερού με τη βοήθεια καταλλήλων οργάνων, όπως περιγράφεται στη συνεχεία. Ταυτόχρονα, αποτυπώνεται η κατά πλάτος διατομή της κοίτης του ρεύματος στο σημείο μέτρησης και σημειώνεται το βάθος της παροχής, οπότε υπολογίζεται εύκολα η διαρρεόμενη επιφάνεια. Με βάση τη μέση ταχύτητα του νερού και την επιφάνεια διαρροής η παροχή Q (m 3 /s) δίνεται από τον τύπο: Q = F u (2.11) Όπου : F : επιφάνεια διαρρεόμενης διατομής (m 2 ) u : μέση ταχύτητα ροής του νερού (m/s). Κατά τη μέτρηση της ταχύτητας ακολουθείται κατά κανόνα η παρακάτω διαδικασία: σε ροή μικρού βάθους μετρείται η ταχύτητα του νερού στην επιφάνεια του ή (ακριβέστερα) λίγο πιο κάτω απ αυτή, με τη βοήθεια υδρομετρικών οργάνων. Εάν δεν υπάρχουν τέτοια όργανα, προσδιορίζεται η ταχύτητα κίνησης ελαφρού αντικειμένου, το οποίο ρίχνεται στην επιφάνεια του νερού. Μ αυτό τον τρόπο καθορίζεται πρακτικά η μέγιστη ταχύτητα του νερού (u max ) για 31

40 τη συγκεκριμένη διατομή. Με βάση αυτήν η μέση ταχύτητα (u m ) προσδιορίζεται όπως θα δούμε στη συνεχεία, από τη σχέση: u m = 0,86 u (2.12) Σε περίπτωση μεγάλης παροχής διαιρείται η διατομή σε κατακόρυφες λωρίδες σταθερού πλάτους και μετρείται η ταχύτητα ροής σε διαφορά κατακόρυφα σημεία των αξονικών λωρίδων της. Με βάση τις μετρήσεις αυτές υπολογίζεται χωριστά η μέση ταχύτητα κάθε λωρίδας και, στη συνεχεία, η μέση ταχύτητα ολόκληρης της διατομής, οπότε η συνολική παροχή είναι: ' Q = u F max ( m ) (2.13) Όπου: F : επιφάνεια κάθε λωρίδας (m 2 ) h : βάθος λωρίδας (m) b : πλάτος λωρίδας (m) u m : μέση ταχύτητα ροής του νερού στη λωρίδα (m/s) Εξάλλου η μέση ταχύτητα ροής του νερού σε κάθε λωρίδα προσδιορίζεται από τη σχέση: ' ' ' ' u0 + u1 + u un um = (2.14) n + 1 Όπου: u 0 : ταχύτητες ροής, που μετρηθήκαν στην επιφάνεια όσο και σε διάφορα σημεία της λωρίδας μέχρι τον πυθμένα (u n το παραπυθμένιο σημείο) n : αριθμός σημείων από την επιφάνεια του νερού και κάτω. Η μέση ταχύτητα ροής ολόκληρης της διατομής του χειμαρρικού ρεύματος δίνεται ως εξής: ' ' ( um F ) F = ' um (2.15) Η επιφάνεια F που διαρρέεσαι σε κάθε λωρίδα ή και σε ολόκληρη τη διατομή μπορεί να προσδιορισθεί τόσο με άμεση μέτρηση, όσο και με εμβαδομέτρηση σε σχεδιάγραμμα. Μέθοδος με φράγματα Μη προχωρημένα φράγματα, που λειτουργούν ως εκχειλιστικές, μπορούν να χρησιμοποιηθούν για τον προσδιορισμό της παροχής. Για το σκοπό αυτό μετρείται το βάθος ροής στο διάρρου του φράγματος κατά το χρόνο διέλευσης της προς μέτρηση παροχής. Εάν η ταχύτητα προσέγγισης του νερού είναι μικρή, (μικρότερη των 3-4 m/s) και συνεπώς αμελητέα, πράγμα συνηθισμένο στην πράξη, η παροχή δίνεται, όπως θα δούμε στην συνεχεία από τους τύπους: Για ροή σε ορθογωνική διατομή: Q 3 / 2 = 1,90 b h (2.16) 32

41 Για ροή σε τραπεζοειδή διατομή: 3 / 2 3b0 + 2bu Q = 1,90 h (2.17) 5 Όπου: Q : υδατοπαροχή (m 3 /s) b : βάση ορθογωνικής διατομής (m) b 0 : άνω βάση τραπεζοειδούς διατομής (m) bu: κάτω βάση τραπεζοειδούς διατομής (m) h : ύψος νερού στη διατομή (m) μ : συντελεστής συστολής με τιμή 0,60 0,65 Ένα τα νερά ρέουν με ισχυρή ταχύτητα, τότε στους παραπάνω τύπους θα πρέπει να συνυπολογίζεται και η ταχύτητα προσέγγισης του νερού στο φράγμα. Επίσης οι παραπάνω σχέσεις δεν μπορούν να εφαρμοστούν, όταν τα φράγματα είναι προσχωμένα, διότι αυτά αποτελούν τότε τμήμα της κοίτης. Στην περίπτωση αυτή ο προσδιορισμός της παροχής γίνεται με την προαναφερόμενη μέθοδο της μέτρησης της ταχύτητας ή εκείνη των ιχνών της παροχής, που αναπτύσσεται στη συνέχεια. Μέθοδος με τα ίχνη της παροχής Μετά την πάροδο μιας πλυμμηρικής παροχής με σημαντικό βάθος ροής, της οποίας το μέγεθος πρέπει να προσδιορισθεί, αναζητούνται στα πρανή της κοίτης ίχνη της στάθμης του νερού, που απέρρευσε. Η αναζήτηση γίνεται σε ευθύγραμμα (κατά το δυνατό) τμήματα με ομοιόμορφη διατομή, σταθερή κλίση και τραχύτητα. Με τη βοήθεια των ιχνών προσδιορίζεται το βάθος ροής, άρα η διατρεχομένη διατομή και η κλίση της στάθμης του νερού, που απέρρευσε. Η μέση ταχύτητα ροής δίνεται από τον τύπο των Manning Strickler: u 2 / 3 1/ 2 = k R J (2.18) Όπου: u : μέση ταχύτητα του νερού (m/s) R : υδραυλική ακτίνα (m) J : κλίση στάθμης πλημμυρίδων υδάτων και,αντί αυτής η κλίση της κοίτης με την προϋπόθεση ομοιόμορφης ροής, ως εφαπτομένης γωνιάς k : συντελεστής τραχύτητας. Η πλημμυρική παροχή υπολογίζεται στη συνεχεία από τη σχέση: Q = F u (m 3 /s) (2.19) Χημική μέθοδος Η ταχύτητα ροής του νερού προσδιορίζεται με την χρήση διαλύματος ενός άλατος. Η μέθοδος μπορεί να εφαρμοσθεί μονό σε περίπτωση, που το ρεύμα δεν περιέχει άλατα του είδους αυτού. Με τη βοήθεια δοχείου με το στρόφιγγα ρίχνουμε στο νερό διάλυμα κάποιου 33

42 άλατος όπως λ.χ. NaCI, με τρόπο, ώστε η εκροή του διαλύματος να είναι σταθερή (μόνιμη ροή). Η ποσότητα q του αλατοδιαλύματος, η οποία εκρέει στην μονάδα του χρόνου, διαλύεται προοδευτικά μέσα στο νερό. Σε κάποια απόσταση από το σημείο ρίψης, το αλατοδιάλυμα έχει διαλυθεί ομοιόμορφα στα ρέοντα ύδατα (πιστοποιείται με τη λήψη και ανάλυση δειγμάτων), οπότε αποκαθίσταται ομοιογενής ροή του διαλύματος στο ρεύμα. Από τη θέση αυτή και πέρα η ποσότητα του άλατος, η οποία διέρχεται από οποιαδήποτε διατομή του ρεύματος, είναι ίση με εκείνη, η οποία ρίχνεται στο αρχικό σημείο. Έστω, ότι η αναλογία του άλατος στο διάλυμα εκφράζεται με την ένδειξη n ( ο / οο ). Τότε, η ποσότητα διαλύματος, που ρίχνεται στη μονάδα του χρόνου, είναι: n q 1000 Η διερχόμενη ποσότητα από τη διατομή είναι: Επομένως: ' n Q 1000 Ακριβέστερα η σχέση διατυπώνεται ως εξής: Εμπειρικοί τύποι ' n n n Q = q ή Q = q (2.20) n' ' n n n ( Q + q) = q ή Q = q 1 (2.21) n' Πιο δόκιμοι από τους εμπειρικούς τύπους, οι οποίοι βρίσκουν σήμερα εφαρμογή ιδίως στα χειμαρρικά ρεύματα, και οι οποίοι μπορούν να εφαρμοστούν (με επιφύλαξη) και στη χωρά μας με βάση τις συνθήκες που επικρατούν σ αυτή, δίνονται παρακάτω με τα ονόματα εκείνων που τους διατύπωσαν (αλφαβητική σειρά). Σ αυτούς το σύμβολο F εκφράζει το μέγεθος της λεκάνης απορροής (km 2 ), ενώ τα λοιπά ειδικά σύμβολα αναλύονται για κάθε τύπο χωριστά. Τα αποτελέσματά τους παρέχουν συνήθως την ειδική απορροή q(m 3 /s,km 2 ). Οι σημαντικότεροι εμπειρικοί τύποι είναι των: Αλεξόπουλος, Friedrich, Klement- Wunderlich, Wundt, Coutagne, Valentini, Kursteirner, Henry Boot, Hoffbauer, Melli, Kresnik, Muller, Meli-Muler, Meli-Muler (κατά Zeller), Iszkowski, Possenti, Ορθολογική μέθοδος, Fuller. Επιπλέον υπάρχουν και αναλυτικοί (προσδιοριστικοί τύποι με σημαντικότερους των: Turazza, Giandotti (Ορεινή Υδρονομική - Τόμος Ι, Κωτούλας 1998). Εκτός από την ορθολογική μέθοδο, διάφορες άλλες εμπειρικές σχέσεις έχουν διερευνηθεί για την εκτίμηση αιχμών πλημμυρών, που χρησιμοποιούνται σε περιπτώσεις που τα υδρολογικά δεδομένα για μια περιοχή είναι ανεπαρκή. Οι δυσκολίες που παρουσιάζονται κατά την εφαρμογή των μεθόδων αυτών δεν οφείλονται στο γεγονός ότι αυτές είναι 34

43 εμπειρικές, αλλά στην έλλειψη της γνώσεως των ειδικών συνθηκών κάτω από τις οποίες η κάθε μια μπορεί να εφαρμοσθεί. Ενδεικτικά αναλύεται η ορθολογική μέθοδος η οποία χρησιμοποιείται για την εκτίμηση της αιχμής της απορροής μικρών σχετικά υδρολογικών λεκανών (<50 km 2 ) και βασίζεται στην αρχή ότι, για βροχές με ομοιόμορφη ένταση και κατανομή πάνω στη λεκάνη, η μέγιστη απορροή εμφανίζεται όταν από το νερό όλα τα σημεία της λεκάνης φτάνει στην έξοδο της. Η απορροή αυτή αποτελεί ποσοστό της εντάσεως της βροχής που την προκαλεί. Η ορθολογική μέθοδος εκφράζεται με τη σχέση : Όπου: Q : είναι η αιχμή της απορροής σε m3/sec Q = 0, 278 c i E (2.22) c : είναι μια αδιάστατη παράμετρος γνωστή ως συντελεστής απορροής, i : είναι η ένταση της βροχής σε mm/hr και Ε : είναι η επιφάνεια της υδρολογικής λεκάνης σε km 2. Για τη σωστή χρήση της μεθόδου είναι επιβεβλημένο να ξεκαθαριστούν τα όρια εφαρμογής της. Καταρχήν η εφαρμογή της μεθόδου προϋποθέτει ότι η ένταση της βροχής σε όλη τη διάρκειά της είναι ομοιόμορφη, με ομοιόμορφη επίσης χωρική κατανομή πάνω στην υδρολογική λεκάνη. Η συνθήκη αυτή σπνίως ικανοποιείται στη φύση. Επειδή η παραπάνω ομοιομορφία προσεγγίζεται όταν οι υδρολογικές λεκάνες είναι μικρές, ανάλογη θα είναι και η επιτυχία της μεθόδου. Ένα άλλο στοιχειό που πρέπει να προσεχθεί είναι η εκτίμηση της εντάσεως της βροχής, Για να φτάσουμε στη μέγιστη αιχμή, το νερό πρέπει να φθάσει στην έξοδο της λεκάνης από όλα τα σημεία της, δηλαδή η διάρκεια της βροχής με την ομοιόμορφη ένταση πρέπει να είναι τουλάχιστον ίση με το χρόνο συγκεντρώσεως tc της υδρολογικής λεκάνης. Τούτο υποδηλώνει ότι η μέθοδος δεν μπορεί να εφαρμοστεί για διάρκεια βροχής μικρότερης του tc. Αλλά και στην περίπτωση που η διάρκεια βροχής είναι μεγαλύτερη του tc αυτή δεν μπορεί να χρησιμοποιηθεί αυτούσια στη σχέση. Συμφωνά με τη συλλογιστική της μεθόδου, η αιχμή της απορροής ανά μονάδα επιφανείας μιας λεκάνης που προκαλείται από βροχή ομοιόμορφης εντάσεως και έχει απεριόριστη διάρκεια, θα είναι: Q q = = c i (2.23) E που υποδηλώνει ότι ο συντελεστής απορροής C αντιπροσωπεύει την αναλογία q/i. Ο συντελεστής απορροής C πρέπει να επιλέγεται με βάση τους ακόλουθους παράγοντες: 1. Το ανάγλυφο της επιφανείας της λεκάνης 2. Την έκταση και την πυκνότητα της φυτοκάλυψης 3. Την κλίση των πρανών της λεκάνης 4. Την περιεχόμενη στο έδαφος υγρασία κατά την έναρξη της βροχής. 35

44 Τα παραπάνω συνιστούν ότι ο συντελεστής απορροής δεν είναι σταθερός ούτε για την ίδια υδρολογική λεκάνη, αφού είναι συνάρτηση της περιεχόμενης στο έδαφος υγρασίας και της εντάσεως της βροχής. Επειδή οι παράγοντες αυτοί είναι αδύνατο να εκτιμηθούν, το C επιλέγεται συνήθως από πίνακες που παίρνουν υπόψη τους άλλους παράγοντες, εκτός από τους δύο παραπάνω. Όπως ήδη αναφέρθηκε παραπάνω, η ορθολογική μέθοδος μπορεί να εφαρμοστεί για βροχές που η διάρκεια τους είναι ίση ή μεγαλύτερη από το χρόνο συγκεντρώσεως. Είναι κατά συνεπεία απαραίτητο να υπάρχει κάποιος τρόπος υπολογισμού του χρόνου αυτού. Για την περίπτωση υδρολογικών λεκανών, που τα μήκη διαδρομής είναι σχετικά μεγάλα και οι επιφάνειες τους παρουσιάζουν ανομοιομορφία, έχουν επινοηθεί διάφορες εμπειρικές σχέσεις για τον υπολογισμό του χρόνου συγκεντρώσεως. Ενδεικτικά αναφέρονται οι σχέσεις που επινόησε ο Kirpich (1940) ο Giandotti και η Soil Conservation Service (SCS). Η σχέση του Kirpich είναι: t c = 0,1947 L S (2.24) Όπου: tc : είναι ο χρόνος συγκεντρώσεως σε min L : είναι το μέγιστο μήκος διαδρομής του νερού πάνω στην υδρολογική λεκάνη σε m και S : είναι η κλίση που ισούται με το λόγω H/L, οπού Η είναι η υψομετρική διαφορά σε m ανάμεσα στο πιο ψηλό σημείο της λεκάνης και την έξοδο της. Η σχέση του Giandotti είναι: 4 Ε + 1,5 L tσ = (2.25) 0,8 H H med Όπου: Ε : η επιφάνεια της λεκάνης απορροής σε τετραγωνικά χιλιόμετρα (km²) L : το μήκος του ρέματος από το απώτατο σημείο της λεκάνης απορροής μέχρι την εξεταζόμενη θέση εκβολής της λεκάνης, σε χιλιόμετρα (km) ΔΗ : η διαφορά του μέσου υψόμετρου της λεκάνης από το υψόμετρο στην έξοδο της λεκάνης. Η σχέση της SCS είναι : 1,15 L t σ = 0,38 (2.26) 7700H Όπου: t c : ο χρόνος συγκέντρωσης της λεκάνης σε ώρες, L : το μήκος του κυρίως ρεύματος ρε ft και Η : η υψομετρική διαφορά ανάμεσα στο πλέον απομακρυσμένο σημείο και στην έξοδο της λεκάνης (Κωτούλας, 1996). min 36

45 Κεφάλαιο 3 Υδρολογικό Μοντέλο 3.1 Γενικά στοιχεία μοντέλου Το υδρολογικό μοντέλο που χρησιμοποιείται σ αυτή την εργασία σχεδιάστηκε και υλοποιήθηκε από τον Federer και υπολογίζει την εξατμισοδιαπνοή, την απορροή και τη συσσώρευση του χιονιού. Οι πρώτες έρευνες σχετικά με το μοντέλο ξεκίνησαν το 1965, και από την εποχή εκείνη μέχρι σήμερα πραγματοποιήθηκαν πολλές βελτιώσεις και αναβαθμίσεις, ενώ το όνομα BROOK90 δόθηκε για πρώτη φορά στο μοντέλο αυτό το Το εν λόγω μοντέλο εφαρμόζεται σε όλους τους τύπους εδαφών και βλάστησης, ενώ η ιδιαιτερότητα του είναι ότι μπορεί να χρησιμοποιηθεί και να δώσει αξιόπιστα αποτελέσματα για μικρές και ομοιόμορφες λεκάνες, σε ότι αφορά τη φυτοκάλυψη. Για την εφαρμογή του απαιτείται μία σειρά από δεδομένα που αφορούν: ημερήσια μετεωρολογικά δεδομένα για διάρκεια ενός έτους καθώς και χαρακτηριστικά (παράμετροι) βλάστησης, εδάφους, χιονιού, τοποθεσίας, κίνησης του νερού στα εδαφικά στρώματα και κάποιες σταθερές παράμετροι οι οποίες ρυθμίζονται από το μοντέλο. Έχει πέντε επίπεδα χρονικών βημάτων τα οποία είναι: 1. επανάληψη 2. διάστημα μεταξύ βροχοπτώσεων (παύση) 3. ημερήσιο 4. μηνιαίο 5. ετήσιο Το μοντέλο για τον υπολογισμό της εξατμισοδιαπνοής χρησιμοποιεί τη μέθοδο των Shuttleworth-Wallace, που αποτελεί τροποποίηση της μεθόδου εκτίμησης της δυνητικής εξάτμισης Penman-Monteith, και η οποία διαχωρίζει τη διαπνοή και την εξάτμιση του εδάφους που καλύπτεται από αραιή βλάστηση. Για την πραγματική διαπνοή χρησιμοποιείται η μέθοδος Federer, που βασίζεται στην πυκνότητα και κατανομή του ριζικού συστήματος στο έδαφος καθώς και στην αντίσταση των φυτών. Τέλος η κίνηση του νερού στο εσωτερικό των εδαφικών στρωμάτων περιγράφεται σύμφωνα με το νόμο του Darcy. 37

46 Στο παρόν κεφάλαιο παρατίθεται μία αναλυτική εφαρμογή του μοντέλου ΒΡΟΟΚ90 από τους (Armbruster et al, 2003), σε δύο υδρολογικές λεκάνες στη Γερμανία που καλύπτονται από δασική βλάστηση. Σκοπός της ερευνητικής ομάδας ήταν η μελέτη της μεταβολής της απορροής που προκύπτει από την αλλαγή βλάστησης στις δύο ορεινές λεκάνες απορροής προσομοιώνοντας κάποια υποθετικά σενάρια με το μοντέλο. Δεδομένου ότι το αντικείμενο που διαπραγματεύεται η παρούσα διατριβή είναι αντίστοιχο με το θέμα της έρευνας που διεξήχθη στην εργασία αυτή κρίνεται σκόπιμη η παρουσίαση της συγκεκριμένης εργασίας και των αποτελεσμάτων που προέκυψαν από αυτή. Με τον τρόπο αυτό υπάρχει η δυνατότητα αντιπαράθεσης, σύγκρισης και σχολιασμού των τελικών αποτελεσμάτων από την προσομοίωση κάποιων θεωρητικών σεναρίων με χρήση του ΒΡΟΟΚ90 σε μία τοπική λεκάνη απορροής. Επιπλέον μέσα από τη διεξοδική παρουσίαση της εν λόγω έρευνας, παρουσιάζεται με πρακτικό και ουσιαστικό τρόπο η εφαρμογή του μοντέλου, επιτρέποντας την ευκολότερη κατανόηση του, ενώ ταυτόχρονα πιστοποιείται η αξιοπιστία των αποτελεσμάτων που μπορεί να δώσει το ΒΡΟΟΚ90, καθώς και η σύγχρονη εφαρμογή του. 3.2 Περιοχή εφαρμογής Οι σχέσεις μεταξύ νερού και βλάστησης διαδραματίζουν έναν βασικό ρόλο στον υδρολογικό κύκλο στα χερσαία οικοσυστήματα. Συνεπώς, οι μεταβολές στη σύνθεση της δασικής βλάστησης μπορεί να έχουν ευδιάκριτα αποτελέσματα στην ικανότητα συγκράτησης του νερού από τη βλάστηση και το έδαφος και κατ επέκταση στη δημιουργία αυξημένης υδατικής απορροής με αποτέλεσμα τη δημιουργία πλημμυρικών φαινομένων. Η επίδραση της σύνθεσης των δασικών ειδών στη μεταβολή της απορροής, προκύπτει από τις διαφορετικές ιδιότητες υδατοσυγκράτησης και εξατμισοδιαπνοής που παρουσιάζουν τα φυτικά είδη, διαφορές που μπορεί να οφείλονται στην μορφή και το μέγεθος της κομοστέγης καθώς και στο σχήμα, το βάθος και τη διατρητικότητα των ριζών. Προκειμένου να αξιολογηθούν τα πιθανά υδρολογικά αποτελέσματα της μεταβολής της βλάστησης από αμιγείς συστάδες κωνοφόρων σε αμιγείς συστάδες φυλλοβόλων πλατύφυλλων ή μικτές συστάδες κωνοφόρων και πλατύφυλλων, εφαρμόστηκε το υδρολογικό μοντέλο BROOK90. Το πεδίο εφαρμογής αποτελούν δύο δασωμένες υδρολογικές λεκάνες στα υψίπεδα της Γερμανίας. Συγκεκριμένα πρόκειται για μία υδρολογική λεκάνη στην περιοχή Rotherdbach με έκταση ίση με 9,4 ha η οποία τοποθετείται στα ανατολικά της οροσειράς Ore, ενώ το δασικό είδος που φύεται στην επιφάνεια της είναι η Νορβηγική ερυθρελάτη (Picea Abies) με τη μέση ηλικία των δέντρων να ανέρχεται στα 93 χρόνια. Η δεύτερη λεκάνη απορροής που επιλέχθηκε, βρίσκεται στην περιοχή Schluchsee και συγκεκριμένα στα υψηλότερα σημεία του μαύρου δάσους. Το είδος της δασικής βλάστησης είναι όμοιο με την προηγούμενη περιοχή, 38

47 δηλαδή Νορβηγική ερυθρελάτη, αλλά με μικρότερη μέση ηλικία, περίπου στα 55 χρόνια. Τέλος η έκταση της είναι ίση με 11 ha. Σχήμα 3.1: Γεωγραφική θέση των υδρολογικών λεκανών 39

48 3.3 Συνοπτικά στοιχεία εφαρμογής του μοντέλου Το βαθμονομημένο μοντέλο BROOK90 είναι ικανό να περιγράψει σχετικά καλά τη χρονική μεταβολή της απορροής αλλά και τη ροή του νερού σε επιμέρους τμήματα. Έτσι ένα υποθετικό σενάριο μεταβολής της βλάστησης από δάσος κωνοφόρων σε δάσος πλατύφυλλων και συγκεκριμένα από το είδος της ερυθρελάτης στο είδος της οξιάς, προσομοιώθηκε για κάθε μία από τις προαναφερόμενες περιοχές. Η εν λόγω εφαρμογή πραγματοποιήθηκε με την εισαγωγή στο μοντέλο BROOK90 μιας τυποποιημένης παραμέτρου για φυλλοβόλα πλατύφυλλα είδη. Η ετήσια απορροή που καταγράφεται στην υποθετική ύπαρξη δάσους οξιάς στην περιοχή Rotherdbach είναι 30 με 50% υψηλότερη, έναντι της απορροής που παρατηρείται στην περίπτωση ύπαρξης ερυθρελατών. Διαπιστώνεται δηλαδή μία αύξηση της εδαφικής υγρασίας και ειδικά της επιφανειακής απορροής. Αυτό προκύπτει κυρίως από τα χαμηλά ποσοστά υδατοσυγκράτησης που παρουσιάζουν κατά τη διάρκεια του χειμώνα, οι οξιές, λόγω του ότι είναι είδος φυλλοβόλο. Αντίθετα, η ερυθρελάτη έχει ένα μόνιμα υψηλότερο ποσοστό υδατοσυγκράτησης. Σχετικά με τη λεκάνη απορροής στην περιοχή Schluchsee, πρέπει να σημειωθεί ότι τα αποτελέσματα της μετατροπής των ειδών της δασικής βλάστησης, παρουσιάζουν μικρότερες αποκλείσεις. Αναλυτικότερα η ετήσια απορροή στις συστάδες οξιάς παρουσιάζεται 7 με 14% υψηλότερη έναντι των αντίστοιχων συστάδων ερυθρελάτης. Επίσης, στην εν λόγω περιοχή, σε αντίθεση με τη λεκάνη στο Rotherdbach, οι επιπτώσεις της μεταβολής της δασικής βλάστησης στην εδαφική υγρασία είναι μικρές δεδομένου ότι η κατακόρυφη διείσδυση στο ιδιαίτερα διαπερατό έδαφος της περιοχής κυριαρχεί και επιπλέον τα κατακρημνίσματα είναι άφθονα. Στη δασοκομία προτιμάται η εγκατάσταση μικτών συστάδων οξιάς ερυθρελάτης και γενικότερα πλατύφυλλων και κωνοφόρων ειδών παρά οι αμιγείς συστάδες ενός μόνο είδους. Τα μικτά δάση στις περισσότερες περιπτώσεις χαρακτηρίζονται από μεγαλύτερη βιοποικιλότητα, ιδανικότερες συνθήκες ανάπτυξης των δέντρων, φιλοξενίας ειδών πανίδας, παραγωγής δασικών προϊόντων, ενώ τέλος προσβάλονται δυσκολότερα από ασθένειες. Σύμφωνα λοιπόν με όσα αναφέρθηκαν παραπάνω, είναι σημαντικό να προσομοιωθούν μικτές συστάδες, με το μοντέλο BROOK90, προκειμένου να διαπιστωθεί η υδρολογική τους συμπεριφορά. Επομένως, μια υποθετική μίξη των δασικών ειδών της ερυθρελάτης και της οξιάς με σκοπό τη λήψη αποτελεσμάτων από το μοντέλο BROOK90 μπορεί να είναι μια πρώτη προσέγγιση. Κρίνεται απαραίτητο η υδρολογική προσομοίωση των μικτών συστάδων να λάβει υπόψη, τις αλληλεπιδράσεις των δασικών ειδών και τη χωρική κατανομή των παραμέτρων του μοντέλου. Ωστόσο, αυτό δεν είναι ακόμα εφικτό και οφείλεται στη σημαντική 40

49 έλλειψη στοιχείων. Κατά συνέπεια, είναι επιτακτική η ανάγκη να συλλεγούν στο μέλλον τα απαραίτητα υδρολογικά και οικοφυσιολογικά στοιχεία που αφορούν τις μικτές συστάδες. 3.4 Δασική υδρολογική διαχείριση Οι πιο πρόσφατες ενέργειες που πραγματοποιούνται στην κεντρική Ευρώπη, σχετικά με τη δασική διαχειριστική τείνουν να αναδομήσουν τις αμιγείς συστάδες κωνοφόρων σε συστάδες όπου κυριαρχεί η οξιά ή σε μικτές συστάδες. Μια τέτοια μεταβολή των δασικών ειδών αναμένεται συχνά για να προκαλέσει ελάχιστες αλλαγές στην υπεδάφια ροή των νερών (στα επιφανειακά στρώματα του εδάφους), δεδομένου ότι τα χαμηλότερα ποσοστά υδατοσυγκράτησης των φυλοβόλλων πλατύφυλλων μπορούν να αντισταθμιστούν από μια υψηλότερη διαπνοή της οξιάς κατά τη διάρκεια της αυξητικής περιόδου. Αυτό θα μπορούσε να αποδοθεί στο γεγονός ότι η οξιά είναι σε θέση να χρησιμοποιήσει τους υδροφόρους ορίζοντες σε βαθύτερα στρώματα του εδάφους (Matzner, 1998). Εντούτοις, τα ποσοστά υδατοσυγκράτησης και διαπνοής της οξιάς καθώς επίσης και της ποώδους βλάστησης συχνά υποτιμώνται ή αγνοούνται (Bauhus, 1994). Σε ότι αφορά την ανάπτυξη του ριζικού συστήματος της ερυθρελάτης και της οξιάς, γίνεται μία σύγκριση με την κατανομή και τη μορφή των ριζών σε μικτές συστάδες. Το συμπέρασμα είναι ότι η ερυθρελάτη είναι πιο επιπολαιόριζη στη μίξη της με την οξιά η οποία αντίθετα ριζοβολεί πιο βαθειά όταν συμβιώνει με την ερυθρελάτη (Schmid and Kazda, 2002, Rothe and Binkley 2001, Rothe 1997). Όσον αφορά την ανακύκλωση των θρεπτικών συστατικών η οποία σχετίζεται με την ποιότητα του νερού, από τη μεταβολή της δασικής βλάστησης από συστάδες κωνοφόρων σε μικτές συστάδες είναι πιθανό να προκύψει η παρακάτω θετική συνέπεια: το φιλτράρισμα των ρύπων από την ατμόσφαιρα είναι μικρότερο στα πλατύφυλλα σε σχέση με τα αμιγή δάση κωνοφόρων (Matzner, 1988, Rothe et al., 2002a). Το γεγονός αυτό περιορίζει την πιθανή ποσότητα ρύπων που μπορεί να καταλήξει στο εδαφικό νερό. Εκτός από τα παραπάνω, πρέπει να σημειωθεί ότι δεν είναι αρκετά σαφές, πώς οι πιθανές αλλαγές στα ποσοστά διαπνοής και στη ροή του νερού, έχουν επιπτώσεις στις συγκεντρώσεις διαλυμένων ουσιών στο διηθούμενο τόσο στο έδαφος νερό όσο και στα επιφανειακά νερά. Τέλος σε αντίθετα με τα αμιγή δάση όπου υπάρχουν περισσότερα διαθέσιμα στοιχεία και γνώσεις, για τα μικτά δάση ερυθρελάτης οξιάς οι πληροφορίες είναι περιορισμένες, ειδικά στον τομέα της βιογεωχημείας. Γενικά οι συγκρίσεις μεταξύ περιοχών στις οποίες φύονται διαφορετικά δασικά είδη, έδειξαν ότι υπάρχουν πολλά χαρακτηριστικά τα οποία εξαρτώνται από τη σύνθεση των δασικών ειδών (Rothe et al., 2002b). Τα υδρολογικά μοντέλα μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως αξιόπιστα εργαλεία για να ερευνήσουν τα πιθανά αποτελέσματα των αλλαγών στη σύνθεση των δασικών ειδών στη χρονική και χωρική δυναμική ροή του νερού. Τέτοια μοντέλα είναι ικανά να περιγράψουν ένα 41

50 φυσικό οικοσύστημα μέσω ελέγχου μιας αδιατάρακτης περιόδου που δεν πραγματοποιήθηκε καμία μεταβολή στα υπάρχοντα χαρακτηριστικά του. Εναλλακτικά είναι δυνατό να προσομοιάσουν ένα υποθετικό αλλά ρεαλιστικό σενάριο χρήσης γης. Επιπλέον μέσω της μοντελοποίησης δασωμένων ορεινών περιοχών επιτρέπεται μία γρήγορη κρίση των επιπτώσεων της μεταβολής της βλάστησης σε ότι αφορά τα υδρολογικά χαρακτηριστικά του εκάστοτε υπό μελέτη οικοσυστήματος. Το πλεονέκτημα της χρήσης των μοντέλων είναι η αποφυγή χρησιμοποίησης δαπανηρών πειραμάτων καθώς και οι έλεγχοι μακράς διαρκείας. Επομένως, οι στόχοι εφαρμογής του μοντέλου BROOK90, στις δύο δασωμένες υδρολογικές λεκάνες στη Γερμανία είναι: 1. να προβλεφθεί η δυναμική ροή του νερού σε σχέση με τον τύπο της βλάστησης και τη σύνθεση των δασικών ειδών και 2. να αξιολογηθούν οι περιορισμοί των αποτελεσμάτων του μοντέλου. 3.5 Αναλυτική περιγραφή περιοχών μελέτης Γενικά στοιχεία Οι δύο λεκάνες απορροής που έχουν επιλεγεί Schluchsee και Rotherdbach είναι συγκρίσιμες σε ότι αφορά τις χρήσεις γης (δασική βλάστηση), το ανάγλυφο του εδάφους, το έδαφος και τη γεωλογία (Πίνακας 3.1). Πίνακας 3.1: Χαρακτηριστικά των υπό μελέτη υδρολογικών λεκανών Schluchsee Rotherdbach Περίοδος έρευνας Τοποθεσία (Γεωγ. Πλάτος & Μήκος) 47 ο 49 Β, 8 o 06 Α 50 ο 47 Β, 13 o 43 Α Έκταση λεκάνης απορροής (ha) 11,0 9,4 Υψόμετρο (m) Μέση κλίση (%) 21,9 16,7 Προσανατολισμός ΑΒΑ ΝΑ Μέση ετήσια βροχόπτωση (mm) Μέση ετήσια απορροή (mm) Μέση ετήσια θερμοκρασία ( o C) 4,5 5,5 Δασική βλάστηση Νορβηγική ερυθρελάτη (Picea abies) Νορβηγική ερυθρελάτη (Picea abies) Ηλικία δέντρων δασοκάλυψη 55 yr (100%) 93 yr (83%) & 15 yr (17%) Κύριος τύπος εδάφους (FAO) Haplic Podsol Cambic Podsol Μητρικό πέτρωμα Γρανίτης Ρυόλιθος Γεωγραφική θέση Όπως φαίνεται και στον πίνακα 3.1 η υδρολογική λεκάνη στην περιοχή Schluchsee ορίζεται στο χάρτη από γεωγραφικό πλάτος 47º49 βόρεια και γεωγραφικό μήκος 8º06 ανατολικά και 42

51 βρίσκεται στα μεγαλύτερα υψόμετρα του μαύρου δάσους (Νοτιοανατολική Γερμανία, Σχήμα 1). Το υψόμετρο της λεκάνης κυμαίνεται από 1150 έως 1250 m με μια μέση κλίση 21,9%. Ολόκληρη η επιφάνεια της λεκάνης καλύπτεται από διαχειριζόμενες συστάδες Νορβηγικής ερυθρελάτης (Picea abies) με μια μέση ηλικία της τάξης των 55 ετών. Τέλος το κλίμα της περιοχής μπορεί να χαρακτηριστεί ως κρύο και πολύ υγρό. Επιβάλλεται να σημειωθεί ότι στην υπόψη περιοχή, πριν από περίπου 200 χρόνια, υπήρχε ένα μικτό δάσος ερυθρελάτης - οξιάς, στο οποίο το κυρίαρχο είδος ήταν η οξιά (Fagus sylvatica). Με το πέρασμα των χρόνων το μικτό δάσος αντικαταστάθηκε από αμιγές δάσος ερυθρελάτης (Feger, 1993). Η λεκάνη απορροής στην περιοχή Rotherdbach ορίζεται στο χάρτη από γεωγραφικό πλάτος 50º47 βόρεια και γεωγραφικό μήκος 13º43 ανατολικά και χωροθετείται στο υψηλότερο σημείο των ανατολικών βουνών Ore (Ανατολική Γερμανία) κοντά στα σύνορα με την Τσεχία. Το υψόμετρο της λεκάνης κυμαίνεται από 675 έως 750 m και η μέση κλίση είναι ίση με 16,7%. Η συνολικής έκταση των 9,4 εκταρίων της λεκάνης είναι δασωμένη από το είδος της Νορβηγικής ερυθρελάτης, εκ των οποίων το 83% έχει μία μέση ηλικία περίπου στα 93 έτη, ενώ το υπόλοιπο 17% είναι νεαρά δέντρα με μέση ηλικία που δεν ξεπερνάει τα 15 έτη. Κάνοντας μία ιστορική αναδρομή διαπιστώνεται ότι τα δάση που αναπτύσσονται στα βουνά Ore υπόκεινται σε εντατική εκμετάλλευση από την εποχή του Μεσαίωνα για πολλούς σκοπούς (Nebe, 1998). Η παρούσα βλάστηση των ερυθρελατών αποτελεί κυρίως τη 2η και 3η γενεά δέντρων από τις αρχές του 19 ου αιώνα, οπότε και άρχισε η διαχείριση των εν λόγω δασών. Το κλίμα στην περιοχή του Rotherdbach είναι επίσης κρύο και υγρό. Ωστόσο πρέπει να σημειωθεί ότι η ετήσια βροχόπτωση είναι μόνο το 50% σε σχέση με αυτή που μετρήθηκε στην περιοχή Schluchsee. Και οι δύο λεκάνες απορροής έχουν ανάλογη επιφάνεια (9,4 και 11 εκτάρια αντίστοιχα) και αποστραγγίζονται σε χειμάρρους συνεχής ροής Γεωλογικά χαρακτηριστικά Το γεωλογικό υπόβαθρο της υδρολογικής λεκάνης στην περιοχή Schluchsee αποτελείται από ένα στρώμα γρανίτη (μητρικό πέτρωμα), το οποίο είναι ένα από τα περισσότερο μη υδατοδιαπερατά πετρώματα. Παρά το γεγονός ότι το πέτρωμα που κυριαρχεί στην περιοχή του Rotherdbach είναι ο ρυόλιθος, εντοπίζεται μία ορυκτολογική σύνθεση η οποία σε ορισμένα σημεία είναι ανάλογη με αυτή που επικρατεί στην περιοχή Schluchsee (Armbruster, 2003). Και στις δύο περιοχές ο τύπος του εδάφους που συναντάται είναι χαρακτηριστικός του δασοτάπητα κωνοφόρων δασών. Το έδαφος στην περιοχή Schluchsee είναι αργιλώδες αμμώδες με υψηλή περιεκτικότητα σε αμμοχάλικο που φτάνει μέχρι και το 60%, ενώ το μέγεθος των χαλικιών είναι μικρό και κυμαίνεται μεταξύ 2 6 mm. Μεγαλύτερη περιεκτικότητα σε χαλίκια τα οποία είναι περισσότερο χονδροειδή σε μέγεθος εμφανίζεται στο Rotherdbach με ποσοστό που αγγίζει το 70% στο υπέδαφος (Abiy, 1998). Στην περιοχή Schluchsee, 43

52 καταγράφεται μία υψηλή υδραυλική αγωγιμότητα στο εσωτερικό του εδάφους ολόκληρης της επιφάνειας της λεκάνης, κατά την κυρίαρχη κατακόρυφη ροή του νερού (Zimmermann, 1995). Μεταξύ του ορυκτού εδάφους και του στερεού γεωλογικού υποστρώματος υπάρχει ένα ιδιαίτερα διαπερατό στρώμα λεπτόκοκκων χαλικιών που προέρχονται από την αποσάθρωση του γρανίτη. Επομένως το υπέδαφος στην περιοχή, του Schluchsee αποστραγγίζεται σε ικανοποιητικό βαθμό. Στο Rotherdbach, και ειδικότερα σε τοποθεσίες ανεπηρέαστες από την εδαφική διάβρωση, το υπέδαφος καλύπτεται από ένα πολύ παλιό, σχεδόν απολιθωμένο στρώμα το οποίο προέρχεται από τριτογενή αποσάθρωση μητρικών πετρωμάτων. Οι εν λόγω απολιθωμένοι εδαφικοί ορίζοντες είναι πλούσιοι σε Καολινίτη και διαμορφώνουν τα υπόγεια πυροκλαστικά ιζήματα από τα οποία έχουν προέλθει τα εδάφη της υπό μελέτη περιοχής (Nebe et al, 1998). Σύμφωνα με τα παραπάνω η υδραυλική αγωγιμότητα που καταγράφεται στην περιοχή του Rotherdbach είναι μικρότερη σε σύγκριση με την αντίστοιχη των εδαφών του Schluchsee και η πλευρική ροή επικρατεί στην υπεδάφια κίνηση του νερού Μετεωρολογικά κλιματικά χαρακτηριστικά Στις δύο υπό μελέτη περιοχές οι μετεωρολογικές και υδρολογικές παράμετροι μετρήθηκαν κατά τη διάρκεια των περιόδων για την περιοχή του Schluchsee και για την περιοχή του Rotherdbach. Συγκεκριμένα η ηλιακή ακτινοβολία, η θερμοκρασία, η πίεση της ατμόσφαιρας, η υγρασία, η ταχύτητα του ανέμου και το ύψος βροχής μετρήθηκαν σε ένα μετεωρολογικό σταθμό, ο οποίος τοποθετήθηκε σε κάποιο σημείο στο εσωτερικό της λεκάνης στην περιοχή του Rotherdbach και σε ένα ανοικτό πεδίο στην περιοχή του Schluchsee, αντίστοιχα. Οι περιοχές ελέγχου στις οποίες τοποθετήθηκαν οι μετεωρολογικοί σταθμοί στο εσωτερικό των λεκανών απορροής φαίνονται χαρακτηριστικά στην Σχήμα 3.1. Η δασοκάλυψη είναι καταγεγραμμένη και ελεγχόμενη στις αντιπροσωπευτικές συστάδες που επιλέχθηκαν για να μελετηθούν. 3.6 Εφαρμογή του μοντέλου - παράμετροι Υδρομετεωρολογικές παράμετροι Η απορροή και στις δύο υδρολογικές λεκάνες καταγράφονταν μόνιμα σε μικρά ρυθμιστικά φράγματα της υδατοπαροχής των χειμμάρων. Τα υδρομετεωρολογικά στοιχεία χρησιμοποιήθηκαν ως δεδομένα εισαγωγής για την εφαρμογή του υδρολογικού μοντέλου BROOK90 (Federer, 1995, 2002). Το εν λόγω μοντέλο προσομοιάζει την εξατμισοδιαπνοή και την απορροή που αποτελούν μέρος του υδρολογικού κύκλου σε σχέση με τα κατακρημνίσματα και με την επιφάνεια του εδάφους που αφορά τη βλάστηση και το γεωλογικό υπόβαθρο. 44

53 Το μοντέλο μπορεί να εφαρμοστεί για ένα σημείο ή μία μικρή ομοιόμορφη περιοχή σε ένα ημερήσιο χρονικό βήμα. Έχει σχεδιαστεί ώστε να εφαρμόζεται σε οποιαδήποτε επιφάνεια του εδάφους καθώς και σε διαφορετικές συνθήκες αλλαγής των χρήσεων γης σε μία περιοχή. Το BROOK90 υπολογίζει την υδατοσυγκράτηση, τη διαπνοή και την εξάτμιση με την εξίσωση των Shuttleworth Wallaceequation (Shuttleworth and Wallace, 1985), που αποτελεί βελτίωση της εξίσωσης των Penman Monteith σαν χρονικούς και ποσοτικούς μηχανισμούς ροής μέσα σε μια υδρολογική λεκάνη. Τα χαρακτηριστικά του εδαφικού νερού καθορίζονται βάσει μιας τροποποιημένης προσέγγισης των Brooks και Corey (1964). Η κίνηση του νερού μέσα στο έδαφος προσομοιάζεται από την εξίσωση των Darcy Richards Παράμετροι εδάφους και βλάστησης Οι παράμετροι του μοντέλου BROOK90 που αφορούν τα χαρακτηριστικά της εκάστοτε υπό μελέτη λεκάνης απορροής, βλάστηση και έδαφος, βασίζονται στα ιδιαίτερα χαρακτηριστικά των υδρολογικών λεκανών (Schluchsee: Feger, 1993, Armbruster, 1998, Rotherdbach: Abiy, 1998, Sambale, 1998). Οι σημαντικότερες εδαφολογικές παράμετροι παρουσιάζονται στον πίνακα 3.2. Πίνακας 3.2: Παράμετροι εδάφους για την εφαρμογή του μοντέλου Schluchsee Rotherdbach Στρώμα Πάχος (cm) Κλάσμα εδάφους Εδαφοικ ανότητα (%) Πορώδες (%) Πάχος (cm) Stone fraction Εδαφοικ ανότητα (%) Πορώδες (%) Stone fraction: παίρνει την τιμή μηδέν, για την εφαρμογή του μοντέλου, διότι χρησιμοποιείται η καμπύλη συγκράτησης του εδαφικού νερού (Zimmermann, 1995) Η συγκράτηση του νερού από το έδαφος προκύπτει από τη δομή και τη σύσταση του εδάφους (Federer, 1995, 2002) στην περιοχή Rotherdbach και από την καμπύλη που εκφράζει το επίπεδο συγκράτησης του νερού, όπως αυτή παρέχεται από τον Zimmermann (1995), για την περιοχή Schluchsee, αντίστοιχα. Οι σταθερές παράμετροι του μοντέλου BROOK90 που τίθεται για τα κωνοφόρα (Federer, 1995), λήφθηκαν με βάση τη βλάστηση που καλύπτει την υπό μελέτη περιοχή, με κατάλληλες τροποποιήσεις που βασίστηκαν σε προηγούμενες εφαρμογές του μοντέλου σε ανάλογες συστάδες ερυθρελάτης (Kennel, 1998, 45

54 Hammel and Kennel, 2001) και με εντατική διαδικασία βαθμονόμησης. Οι βαθμονομημένες παράμετροι που χρησιμοποιούνται παρουσιάζονται στον πίνακα 3.3. Πίνακας 3.3: Σύγκριση των κύριων παραμέτρων βλάστησης της ερυθρελάτης και οξιάς για την εφαρμογή του μοντέλου στις δύο υπό μελέτη περιοχές Περιοχές Μελέτης: Schluchsee Rotherdbach Παράμετροι Ερυθρελάτη Οξιά Ερυθρελάτη Οξιά Μέγ. Αγωγιμότητα φυλλώματος (cm/s) 0,40 0,53 0,53 0,53 Ύψος δέντρων (m) Μέγιστο LAI (m 2 /m 2 ) Πυκνότητα κομοστέγης 0,8 0,8 0,85 0,85 Λεπτό μήκος ριζών (m/m 2 ) Κρίσιμη τιμή του δυναμικού της υγρασίας του φυλλώματος (ΜPa) Λευκαύγεια (albeto) 0,07 0,18 0,07 0,18 Λευκαύγεια χιονιού (albeto snow) 0,30 0,23 0,30 0,23 1: Μέγιστη τιμή του δείκτη φυλλυκής επιφάνειας (Leaf Area Index, LAI) για απλό δέντρο Απορροή Επιπλέον οι μετρήσεις παροχής στα μικρά ρυθμιστικά φράγματα, η διαπερώσα βροχή, η εδαφική υγρασία, το νερό του χιονιού και οι συνιστώσες της απορροής χρησιμοποιήθηκαν για βαθμονόμηση και έλεγχο της αξιοπιστίας του μοντέλου. Η κατανομή της απορροής για την περιοχή του Rotherdbach υπολογίστηκε με διαφορική υδρογραφική ανάλυση (Differential Hydrograph Analysis, DIFGA), με τη χρήση ενός υπολογιστή και με βάση το υδατικό ισοζύγιο της περιοχής (Schwarze et al., 1991). Στην λεκάνη απορροής του Schluchsee, διαχωρίστηκαν τα συστατικά της απορροής χρησιμοποιώντας μια υδροχημική προσέγγιση η οποία παλαιότερα είχε προταθεί από τον Brahmer (1990). Σχετικά με την παραμετροποίηση του μοντέλου BROOK90, οι παράμετροι απορροής μεταβλήθηκαν ώστε να προσαρμόζονται στην προσομοίωση της υπογειας ροής (BROOK90). Σαν αποτέλεσμα η σύνθεση της υπεδάφιας ροής, είναι το άθροισμα της απορροής από την πηγή, της απορροής από εναλλακτικές πορείες και της κατηφορικής απορροής η οποία χρησιμοποιείται στο μοντέλο BROOK90 (Federer, 1995, 2002) Δείκτες φυλλώματος και ριζικού συστήματος Οι παράμετροι των θεωρητικών σεναρίων τα οποία χαρακτηρίζονται από τη βλάστηση οξιάς (Πίνακας 3.3) τέθηκαν με βάση μία παράμετρο του μοντέλου BROOK90 που αφορά τα φυλλοβόλα δασικά είδη, η οποία συμπληρώνεται από συγκεκριμένα χαρακτηριστικά των 46

55 περιοχών μελέτης που είναι ανάλογα με αυτά που καταγράφονται στις υπάρχουσες συστάδες ερυθρελάτης. Σύμφωνα με τα παραπάνω, το σύνολο των παραμέτρων δίνει έμφαση στις θεμελιώδεις διαφορές μεταξύ των οικοσυστημάτων ερυθρελάτης και οξιάς, όπως η εποχιακή ποικιλομορφία της δασικής βλάστησης των πλατύφυλλων συστάδων, καθώς και το πυκνό ριζικό σύστημα της οξιάς. Στα σχήματα 3.2 και 3.3 παρουσιάζονται οι σημαντικότερες και περισσότερο ευαίσθητες παράμετροι, οι οποίες είναι: Ο δείκτης φυλλικής επιφάνειας (leave area index, LAI), που εκφράζει την επιφάνεια του φυλλώματος που καλύπτει μία μονάδα εδαφικής επιφάνειας. Η σχέση μεταξύ της πυκνότητας του ριζικού συστήματος, σε κάθε εδαφικό στρώμα, με την αλλαγή της χρήσης γης για την ερυθρελάτη και την οξιά. Η μέγιστη τιμή του δείκτη φυλλικής επιφάνειας (LAI) για την ερυθρελάτη και την οξιά είναι ελαφρώς διαφορετικός στην περιοχή Schluchsee (7 και 6 m 2 αντίστοιχα, πίνακας 3.3). Η εκτίμηση του υπόψη δείκτη για την ερυθρελάτη, στην περιοχή Schluchsee, είναι βασισμένη στη βαθμονόμηση των ποσοτήτων της διαπερατώσας βροχής. Η ίδια παράμετρος για την ερυθρελάτη στην περιοχή του Rotherdbach βασίζεται σε μετρήσεις που πραγματοποιήθηκαν σε διάφορες και ανάλογες μεταξύ τους τοποθεσίες στα ανατολικά βουνά Ore (Küßner, 1998). Και για τα δύο δάση ερυθρελάτης η παράμετρος που εκφράζει το δείκτη φυλλυκής επιφάνειας διατηρήθηκε σταθερή για ολόκληρο το έτος. Εποχιακή μεταβολή του δείκτη LAI για την οξιά (Εικόνα 3.2 και 3.3) περιγράφεται στο μοντέλο BROOK90 με μία τυποποιημένη παράμετρο που αφορά τα πλατύφυλλα φυλλοβόλα δέντρα με τιμές που προκύπτουν από τη σχετική βιβλιογραφία (Larcher, 1994, Dengler, 1992, Hammel and Kennel, 2001). Σχήμα 3.2: Μηναία διακύμανση δείκτη φυλλικής επιφάνειας για την ερυθρελάτη και την οξιά στις δύο λεκάνες απορροής Μία επίσης κύρια διαφορά μεταξύ των οικοσυστημάτων ερυθρελάτης και οξιάς είναι η αρχιτεκτονική των ριζών, δηλαδή το βάθος, το σχήμα και η μορφή ανάπτυξης του ριζικού 47

56 συστήματος. Λόγω του ισχυρά διακλαδιζόμενου ριζικού συστήματος της, η οξιά είναι ικανή να εκμεταλλεύεται καλύτερα τα υπόγεια υδροφόρα στρώματα, ακόμα και σε μεγάλο βάθος (IfW, 1987). Αντίθετα, το ριζικό σύστημα της ερυθρελάτης χαρακτηρίζεται από μία επιφανειακή ανάπτυξη, ειδικότερα κάτω από κακές συνθήκες διαβίωσης των δέντρων. Στο σχήμα 3.3 παρουσιάζονται η σχετική πυκνότητα των ριζών για την ερυθρελάτη και αντίστοιχα του θεωρητικού σεναρίου της ύπαρξης οξιάς και για τις δύο υπό μελέτη περιοχές. Η κατανομή των ριζών για τις υπάρχουσες συστάδες ερυθρελάτης, ερευνήθηκε σε μια εδαφοτομή στην περιοχή Rotherdbach. Σχετικά με τη λεκάνη στο Schluchsee υπάρχουν διαθέσιμες εκτεταμένες μελέτες σχετικά με το ριζικό σύστημα των δέντρων (Raspe, 1992). Η υποθετική κατανομή του ριζικού συστήματος της οξιάς εκτιμήθηκε με βάση τα χαρακτηριστικά της υπό μελέτη περιοχής (Schluchsee) και συμπληρώθηκαν από βιβλιογραφικές αναφορές σχετικά με το ριζικό σύστημα της οξιάς (Kern et al., 1961). Σχήμα 3.3: Ανάπτυξη ριζικού συστήματος δασικών ειδών των δύο λεκανών απορροής 3.7 Αποτελέσματα Υδρολογικά χααρακτηριστικά και εφαρμογή του μοντέλου σε συστάδες ερυθρελάτης Το ψυχρό κλίμα των βουνών της περιοχής Schluchsee που χαρακτηρίζεται από περιορισμένη ηλιακή ακτινοβολία και υψηλό ποσοστό κατακρημνισμάτων σε συνδυασμό με την υψηλή υδραυλική αγωγιμότητα του εδάφους που ευνοεί την κάθετη διείσδυση του νερού, έχει ως αποτέλεσμα το 73% των κατακρημνισμάτων να μετατρέπονται σε επιφανειακή απορροή (πίνακας 3.4). Περίπου το 50% της απορροής καθορίστηκε ως επιφανειακή ( base flow Armbruster, 1998, Brahmer, 1990). Η εξατμισοδιαπνοή (κατακρημνίσματα απορροή) αποτελεί μόνο το 37% της μετρημένης απορροής (1383 mm). Στο Rotherdbach η μέση ετήσια εξατμισοδιαπνοή είναι ανάλογη με αυτή στην περιοχή του Schluchsee (Πίνακας 3.5) αλλά η αντίστοιχη μετρημένη απορροή είναι μικρότερη (562 mm). 48

57 Το μεγαλύτερο ποσοστό της απορροής (περίπου 70%) είναι υπεδάφια ροή κατά μήκος των υπόγειων εδαφικών πυροκλαστικών στρωμάτων. Η παραγωγή ύδατος και από τις δύο λεκάνες απορροής, οι οποίες καλύπτονται από συστάδες ερυθρελάτης, κάτω από διαφορετική επίδραση των κατακρημνισμάτων περιγράφονται κατάλληλα στους πίνακες 3.4 και 3.5. Πίνακας 3.4: Δεδομένα μετρήσεων και αποτελέσματα εφαρμογής του μοντέλου στην περιοχή του Schluchsee Έτος Νερό που διαπερνά την κομοστέγη Εξατμισοδιαπνοή Απορροή BROOK90 Μετρήσεις BROOK90 Μετρήσεις BROOK90 Μετρήσεις Μέση τιμή % Η διόρθωση των κατακρημνισμάτων έγινε σύμφωνα με τον Armbruster (1998) για την εφαρμογή τους στο μοντέλο Εξατμισοδιαπνοή = Κατακρημνίσματα - Απορροή Πίνακας 3.5: Δεδομένα μετρήσεων και αποτελέσματα εφαρμογής του μοντέλου στην περιοχή του Rotherdbach Έτος Κατακρημνίσματα Κατακρημνίσματα Διαπερατώσα βροχή Εξατμισοδιαπνοή Απορροή BROOK90 Μετρήσεις BROOK90 Μετρήσεις BROOK90 Μετρήσεις Μέση τιμή % Η διόρθωση των κατακρημνισμάτων έγινε σύμφωνα με τον Richter (1995) για την εφαρμογή τους στο μοντέλο Εξατμισοδιαπνοή = Κατακρημνίσματα - Απορροή 49

58 Για την περιοχή του Schluchsee, για χρησιμοποιήθηκαν τα υπάρχοντα υδρομετεωρολογικά δεδομένα, τα οποία είναι βαθμονομημένα και επεξεργασμένα ώστε να προσομοιάζουν στο μέγιστο δυνατό βαθμό την απορροή (Πίνακας 3.4, Σχήμα 3.4). Εκτός από τα παραπάνω, τα στοιχεία από την μέτρηση του χιονιού στην επιφάνεια του εδάφους (Σχήμα 3.4), καθώς και τα δεδομένα της εδαφικής υγρασίας είναι διαθέσιμα για την εφαρμογή του μοντέλου Απόκλιση αποτελεσμάτων Κατά την προσομοίωση της απορροής με τη βοήθεια του μοντέλου, παρατηρείται ένα πιθανό σφάλμα υποεκτίμησης, σε σύγκριση με τη μετρημένη απορροή. Η απόκλιση αυτή εκτιμάται ότι είναι μικρότερη από 2% (πίνακας 3.4). Διαφορές κατά τους υπολογισμούς, με τη χρήση του μοντέλου, των πλημμυρικών αιχμών την χρονική περίοδο της άνοιξης, βασίζονται κυρίως στις διαφορές της τήξης του χιονιού (Σχήμα 3.4). Στο BROOK90 το ισοζύγιο ενέργειας του επιφανειακού χιονιού επηρεάζεται μόνο από την θερμοκρασία και την πίεση της ατμόσφαιρας, αλλά όχι από την ηλιακή ακτινοβολία. Σχήμα 3.4: Σύγκριση μετρήσεων και υπολογισμών με το μοντέλο BROOK90 των κατακρημνισμάτων, του χιονιού και της απορροής για τη λεκάνη στην περιοχή Schluchsee (Περίοδος: Μαϊός 1987 Οκτώβριος 1998) 50

59 Αντίθετα, στην περιοχή του Rotherdbach η απορροή που υπολογίζεται με το BROOK90 είναι μικρότερη από την αντίστοιχη μετρημένη απορροή κατά περίπου 9%, στο χρονικό διάστημα των 4 ετών για το οποίο γινόταν εφαρμογή του μοντέλου. Γενικά τα αποτελέσματα παρουσιάζουν μία μη συστηματική υποεκτίμηση, για μία μικρή σχετικά περίοδο εξομοίωσης (Πίνακας 3.5). Οι διαφορές είναι εντονότερες για το πρώτο έτος προσομοίωσης (1997). Για αυτό το έτος η μετρημένη απορροή πιθανόν έχει υπερεκτιμηθεί ως αποτέλεσμα τεχνικών προβλημάτων. Συμπερασματικά λαμβάνοντας υπόψη τη σχετικά μικρή χρονική περίοδο προσομοίωσης, την έλλειψη στοιχείων σχετικά με τη χιονόπτωση και δεδομένων που αφορούν την εδαφική υγρασία και που είναι απαραίτητα για την εφαρμογή του μοντέλου, τα αποτελέσματα για τις συστάδες ερυθρελάτης στο Rotherdbach είναι αρκετά ικανοποιητικά (Σχήμα 3.5). Ως εκ τούτου, η εφαρμογή του μοντέλου για υποθετικά σενάρια αλλαγής της βλάστησης είναι εφικτά και για τις δύο περιοχές. Σχήμα 3.5: Σύγκριση μετρήσεων και υπολογισμών με το μοντέλο BROOK90 των κατακρημνισμάτων, του χιονιού και της απορροής για τη λεκάνη στην περιοχή Rotherdbach (Περίοδος: Νοέμβριος 1996 Οκτώβριος 2000) 51

60 3.8 Επιπτώσεις από την αλλαγή σύνθεσης των δασοπονικών ειδών Στην περιοχή Schluchsee η ετήσια απορροή σε μία υποθετική συστάδα οξιάς είναι μεγαλύτερη από 7 έως 14% σε σχέση με την υπάρχουσα βλάστηση της ερυθρελάτης (Πίνακας 3.6). Επειδή σε αυτή την τοποθεσία η εξατμισοδιαπνοή είναι περιορισμένη, το ποσό των κατακρημνισμάτων είναι σημαντικό (1456 έως 2409 mm/yr) και τα εδάφη είναι ιδιαίτερα υδατοδιαπερατά, οι αλλαγές στη βλάστησης θα έχουν μικρές επιπτώσεις στην απορροή του νερού. Πρέπει επίσης να σημειωθεί ότι η αύξηση της απορροής δεν κατανέμεται ισομερώς κατά τη διάρκεια του έτους (Σχήμα 3.6A). Κατά τη διάρκεια της θερινής περιόδου η απορροή και για τα δύο υποθετικά σενάρια των δύο υπό μελέτη περιοχών είναι λιγότερο ή περισσότερο το ίδιο. Οι σημαντικότερες διαφορές εμφανίζονται κατά τη διάρκεια του χειμώνα, όταν η εξατμισοδιαπνοή στην υποθετική συστάδα οξιάς είναι πολύ μικρότερη από αυτή της ερυθρελάτης. Πίνακας 3.6: Σύγκριση αποτελεσμάτων απορροής του μοντέλου BROOK90 μεταξύ των δασών ερυθρελάτης και οξιάς στην περιοχή Schluchsee Απορροή Έτος Ερυθρελάτη Οξιά Ερυθρελάτη Οξιά Μέση τιμή Η υδατοσυγκράτηση κατά τη διάρκεια της χειμερινής περιόδου είναι υψηλότερη για την αειθαλή ερυθρελάτη απ' ότι για τη φυλλοβόλα οξιά. Επιπλέον, το μοντέλο προβλέπει ότι οι διαφορές του ισοζυγίου ενέργειας της χιονόπτωσης οδηγούν σε μία λεπτότερη και μικρότερη χιονοκάλυψη σε συστάδες οξιάς, σε σύγκριση με τις υπάρχουσες συστάδες της ερυθρελάτης. 52

61 Σχήμα 3.6: Σύγκριση μηνιαίων μέσων τιμών των αποτελεσμάτων προσομοίωσης με το μοντέλο BROOK90 της απορροής, εξατμισοδιαπνοής και του χιονιού για τα δάση οξιάς και ερυθρελάτης στις περιοχές Α) Schluchsee και Β) Rotherdbach Πίνακας 3.7: Σύγκριση αποτελεσμάτων απορροής του μοντέλου BROOK90 μεταξύ των δασών ερυθρελάτης και οξιάς στην περιοχή Rotherdbach Έτος Απορροή Ερυθρελάτη Οξιά Ερυθρελάτη Οξιά Μέση τιμή Αυτό συνεπάγεται μία πρώιμη και υψηλότερη τήξη του χιονιού και κατόπιν απορροή του παραγόμενου νερού στην υποθετική συστάδα οξιάς. Επίσης τον Μάιο, η υποθετική συστάδα οξιάς παρουσιάζει μικρότερους ρυθμούς απορροής σε σχέση με αυτή της ερυθρελάτης. Οι υψηλοί ρυθμοί απορροής στην υποτιθέμενη συστάδα οξιάς είναι περίπου ίσα κατανεμημένοι στην επιφανειακή και υπεδάφια απορροή (Σχήμα 3.7). 53

62 Η ετήσια απορροή από την υδρολογική λεκάνη του Rotherdbach (σενάριο βλάστησης οξιάς) είναι 30 έως 50% υψηλότερη σε σχέση με την υπάρχουσα βλάστηση των ερυθρελατών (Πίνακας 3.7). Σχήμα 3.7: Εκτίμηση με το μοντέλο, μέσης ετήσιας εξατμισοδιαπνοής και απορροής στις λεκάνες των περιοχών Schluchsee ( ) και Rotherdbach ( ) σε αμιγείς και μικτές συστάδες ερυθρελάτης και οξιάς Το μοντέλο προβλέπει ότι όταν η εδαφική υγρασία της οξιάς αυξάνεται, γεγονός που προκαλεί έναν υψηλότερο ρυθμό επιφανειακής απορροής (Σχήμα 3.7). Όπως προαναφέρθηκε οι σημαντικότερες διαφορές εμφανίζονται κατά τη διάρκεια του χειμώνα 54

63 (Σχήμα 3.6Β). Για παράδειγμα ο ρόλος της χιονοκάλυψης στη δημιουργία της απορροής είναι λιγότερο έντονος στην περιοχή του Rotherdbach. Η επιφανειακή απορροή αυξάνεται από το 32% των βροχοπτώσεων για τη βλάστηση της ερυθρελάτης σε 46% για τη βλάστηση της οξιάς (Σχήμα 3.7), ενώ η εν λόγω προσομοίωση δεν παρουσιάζει αξιοσημείωτη αύξηση της υπόγειας ροής. Και στις δύο περιπτώσεις, των υποθετικών σεναρίων οξιάς, τα αποτελέσματα εξαρτώνται κυρίως από την επίδραση της εξατμισοδιαπνοής κατά την αυξητική περίοδο (καλοκαίρι), παρόλο που η υδατοσυγκράτηση και η εξάτμιση είναι επικρατούσες το χειμώνα και την άνοιξη. Αντίθετα, το υδατικό ισοζύγιο για τις συστάδες ερυθρελάτης είναι περισσότερο ισορροπημένο με περίπου ίσες ποσότητες απορροής και εξατμισοδιαπνοής, φαινόμενο που οδηγεί σε μία μόνιμη υψηλή υδατοσυγκράτηση σε δάση ερυθρελάτης. 55

64 Κεφάλαιο 4 Περιοχή μελέτης 4.1 Γεωγραφική θέση Ο χείμαρρος της Αγ. Βαρβάρας και η λεκάνη απορροής του ανήκουν στο Δημοτικό Διαμέρισμα Σερρών του Δήμου Σερρών. Υπάγεται στην υδατική περιφέρεια Βορείου Ελλάδας και συγκεκριμένα στο υδατικό διαμέρισμα «Στρυμόνα» με κωδικό αριθμό 12. Ο εν λόγω χείμαρρος διαυλακώνει την ΒΔ ορεινή και ημιορεινή περιοχή της πόλης των Σερρών και καταλαμβάνει δεσπόζουσα θέση μεταξύ των χειμάρρων που βρίσκονται ανάντη της πόλης των Σερρών και μέχρι το Σιδηρόκαστρο. Από άποψη χειμαρρικότητας και προκαλούμενων ζημιών τόσο στη λεκάνη του, όσο και στην πεδιάδα των Σερρών είναι από τους σοβαρότερους. Η λεκάνη έχει ανατολική έκθεση και αρχίζει στα όρη Βροντούς σε υψόμετρο 1600 m περίπου και καταλήγει στην αρδευτική τάφρο Μπέλιτσα, η οποία απολήγει στον ποταμό Στρυμόνα. Το σημείο συμβολής του ρέματος με την προαναφερόμενη αποστραγγιστική τάφρο βρίσκεται σε πεδινές εκτάσεις με υψόμετρο 30 m. Στην επιφάνεια της υπόψη υδρολογικής λεκάνης, υπάρχουν αρκετές χαραδρώσεις και μικρά ρεύματα, καθώς και τρία μεγαλύτερα ρέματα: της Φουντουκιάς, της Αναβάλλουσας και της Αναβάλλουσας, τα οποία συμβάλουν στον κεντρικό χείμμαρο. Η λεκάνη απορροής έχει έκταση 36,033 km 2 με το μεγαλύτερο τμήμα της να ανήκει στην ορεινή - ημιορεινή ζώνη. Το σχήμα της λεκάνης είναι επίμηκες με μέγιστο μήκος 20 km, μέγιστο πλάτος 3km, ελάχιστο πλάτος 2 km και μέσο πλάτος 2,5 km. Το μήκος της κεντρικής κοίτης του χειμάρρου ανέρχεται σε 8 km και το μέσο πλάτος σε 80 m. Έχει μέσο υψόμετρο 850 m, μέση εγκάρσια κλίση 35,30% με μέσο μήκος 18,29 km. Η πυκνότητα του υδρογραφικού δικτύου της λεκάνης δίνεται από το πηλίκο του συνολικού μήκους των ρευμάτων, προς τη συνολική επιφάνεια της λεκάνης. Στον πίνακα 4.1 παρουσιάζονται τα συνολικά μήκη των ρευμάτων με κριτήριο την τάξη κατάταξης τους. Η πυκνότητα του υδρογραφικού δικτύου είναι: ΣL 98,287 D = = = 2,73km / km A 36,

65 Από το συντελεστή που προέκυψε (2,73 km/km 2 ) το υδρογραφικό δίκτυο του χειμάρρου χαρακτηρίζεται ως πολύ πυκνό. Το γεγονός αυτό οδηγεί στο συμπέρασμα πως η χαραδρωτική διάβρωση και τα χειμαρρικά φαινόμενα στην υπό μελέτη λεκάνη ευνοήθηκαν από τους φυσικούς παράγοντες που επικρατούν σ αυτή. Πίνακας 4.1: Υδρογραφικό δίκτυο της λεκάνης απορροής Τάξη ρευμάτων Αριθμός ρευμάτων Μήκος ρευμάτων (m) Συντελεστής διακλαδώσεων Κεντρική κοίτη Πρωτεύοντες κλάδοι ,76 Δευτερεύοντες κλάδοι ,29 Τριτεύοντες κλάδοι ΣΥΝΟΛΟ Βλάστηση λεκάνης Περιγραφή βλάστησης Στην επιφάνεια της λεκάνης απορροής καταγράφεται μία ποικιλομορφία χρήσεων γης, με δασωμένες εκτάσεις, θαμνώνες, χορτολιβαδική βλάστηση και γεωργικές καλλιέργειες. Αναλυτικότερα σχετικά με τα δάση, υπάρχει η φυτοκοινωνική διάπλαση της τραχείας πεύκης (Pinus brutia) και της μαύρης πεύκης (Pinus nigra), η οποία προέρχεται από τεχνητές αναδασώσεις που πραγματοποιήθηκαν τη χρονική περίοδο του Επιπλέον υπάρχει η φυτοκοινωνική διάπλαση της οξιάς και της δρυός, ενώ κατά μήκος της κεντρικής κοίτης του χειμάρρου και ορισμένων συμβαλλόντων ρευμάτων επικρατεί η υδροχαρής βλάστηση του πλατάνου και της λεύκης που προήλθε επίσης από αναδασώσεις που έγιναν κατά την ίδια δεκαετία του Το ποσοστό κάλυψης της επιφάνειας της υδρολογικής λεκάνης με δάση, ανέρχεται στο 29,50% της συνολικής έκτασης της. Πίνακας 4.2: Χρήσεις γης φυτοκάλυψη στη λεκάνη απορροής Χρήσεις γης Έκταση (στρέμματα) Ποσοστό κάλυψης % Δάση 10,286 29,5 Θαμνώνες 6, Χορτολιβαδική - ποώδης 11, Γεωργική - δενδροκομική 5, Γυμνή - διαβρωσιγενής 1,837 5,5 ΣΥΝΟΛΟ 36,

66 Σε ότι αφορά τους θαμνώνες επικρατεί η φυτοκοινωνική διάπλαση του πρίνου (Quercus coccifera) που απλώνεται στις απότομες και άγονες πλαγιές της περιοχής και καταλαμβάνει το 20% της συνολικής επιφάνειας της λεκάνης. Η ποώδης βλάστηση καλύπτει το 30% της λεκάνης, ενώ τα κυρίαρχα είδη που φύονται στις λιβαδικές εκτάσεις είναι αγροστώδη με τα σημαντικότερα να είναι τα: Chrysopogon grullus και Andropogon ischaemum). Τέλος οι αγροτικές εκτάσεις εκτείνονται στο 15% της έκτασης της λεκάνης με τις σημαντικότερες καλλιέργειες να είναι τα δημητριακά (σιτηρά) και πολύ λιγότερο τα δενδροκομικά (ελιές, αμυγδαλιές). Οι χρήσεις γης της υδρολογικής λεκάνης παρουσιάζονται στον πίνακα Υπάρχουσα κατάσταση βλάστησης Η βλάστηση της λεκάνης είναι υποβαθμισμένη από την αλόγιστη βόσκηση που πραγματοποιήθηκε για μεγάλο χρονικό διάστημα. Σήμερα το ζωϊκό κεφάλαιο είναι μειωμένο, αλλά εξαιτίας του γεγονότος ότι η βοσκή γίνεται με επιλογή ώστε να βόσκονται πάντοτε τα ίδια καλύτερα τμήματα της λεκάνης, το έδαφος συνεχίζει να δέχεται πιέσεις και να υποβαθμίζεται με αποτέλεσμα τη μείωση της παραγωγικότητας του και την εμφάνιση φαινομένων διάβρωσης. Ζημιές από έντομα και ασθένειες φυτών, δεν έχουν παρατηρηθεί στη δασική βλάστηση της υπό μελέτη περιοχής. Μοναδική εξαίρεση αποτελεί η διετία όπου εμφανίστηκε η ασθένεια των κυπαρισσοειδών (Coryneum cardinale) που καταπολεμήθηκε με υλοτομία και απομάκρυνση των ασθενικών δέντρων από τη Δασική Υπηρεσία Σερρών. Σε ότι αφορά τους κινδύνους δεν πρέπει να λησμονηθούν οι δασικές πυρκαγιές, λόγω των κλιματικών χαρακτηριστικών της περιοχής, αλλά και κάποιων ειδών βλάστησης που ευνοούν την ανάφλεξη, όπως η τραχεία και η μαύρη πεύκη. Παρά το γεγονός ότι δεν αντιμετωπίστηκε ανάλογο πρόβλημα κατά το παρελθόν, επιβάλλεται η λήψη προληπτικών μέτρων από τη Δασική Υπηρεσία. Κλείνοντας είναι σημαντικό να σημειωθεί ότι η υπάρχουσα δασική βλάστηση αν διαφυλαχθεί και γίνουν προσπάθειες τεχνητής επέκτασης της (αναδασώσεις) μπορεί να παίξει σημαντικό υδρονομικό ρόλο στην περιοχή. 4.3 Γεωλογία Τοπικά γεωλογικά χαρακτηριστικά Οι γεωλογικοί σχηματισμοί με επιφανειακή εκδήλωση που γειτνιάζουν της περιοχής μελέτης είναι οι εξής: (Ι.Γ.Μ.Ε. Φύλο Σέρρες). Βορειότερα της περιοχής έργου επικρατεί Τεταρτογενής σχηματισμός ενός κατώτερου συστήματος αναβαθμίδων. Ο σχηματισμός αποτελείται από άμμους, πηλούς, χάλικες και κροκάλες με προέλευση από τα κρυσταλοσχιστώδη πετρώματα που επικρατούν βόρεια προς τον οικισμό του Ξηρότοπου. Το πάχος των σχηματισμών 58

67 κυμαίνεται μεταξύ των 700m ως τα 1000m. Λόγω του πρόσφατου της αποθέσεως αυτού ο σχηματισμός αυτός χαρακτηρίζεται από οριζόντια τοποθέτηση-στρώση χωρίς δηλαδή να εμφανίζει κλίσεις. Βορειότερα ακόμα του προαναφερθέντος σχηματισμού επικρατούν σχηματισμοί Νεογενούς ηλικίας (Ng). Ο σχηματισμός αποτελείται από αργιλικά, αμμώδη στρώματα, ψαμμίτες πηλίτες με λιγνιτικές ενστρώσεις αλλά και ολισθόλιθους (ol) και μαργαϊκές ενστρώσεις στα ανώτερα στρώματα του πετρολογικού σχηματισμού. Η Νεογενή τους ηλικία έχει σαν επακόλουθο να εμφανίζονται τοποθετημένοι υπό γωνία οι τιμές των οποίων κυμαίνονται μεταξύ των 20 ο και 40 ο. Ο γεωλογικός σχηματισμός που επικρατεί στην περιοχή ενδιαφέροντος και νοτιότερα αποτελείται από άμμους, ιλύ και αργίλους με ταυτόχρονη συμμετοχή μικρών κυρίως χαλικιών. Ο σχηματισμός αυτός είναι πρόσφατης γεωλογικής ηλικίας και ευρύτερα αποκαλείται ως αλλούβιος (λόγω μεταφοράς και απόθεσης) προσχωσιγενής σχηματισμός Λιθολογικό υπόβαθρο Η περιοχή της υδρολογικής λεκάνης βρίσκεται εντός της γεωλογικής ενότητας Παγγαίου. Αυτή αποτελείται από τρεις επιμέρους ορίζοντες, έναν κατώτερο με ορθογνεύσιους, σχιστόλιθους και αμφιβολίτες, ένα μεσαίο ορίζοντα μαρμάρων μεγάλου πάχους, και ένα ανώτερο ορίζοντα με εναλλαγές μαρμάρων και σχιστολίθων. Οι πετρολογικοί αυτοί ορίζοντες είναι δημιούργημα γεωλογικών διεργασιών που έλαβαν χώρα πολύ πριν την έναρξη της ιζηματογένεσης στο εσωτερικό της τεκτονικής κοιλάδας λεκάνης του Στρυμόνα. Τα ιζήματα που αποτέθηκαν κατά τη λειτουργία της λεκάνης του Στρυμόνα χαρακτηρίζονται από το μεγάλο πάχος, το οποίο είναι ανασταλτικός παράγοντας ως προς το λιθολογικό χαρακτηρισμό του υποβάθρου της λεκάνης. Η γνώση όμως του γεγονότος ότι η τεκτονική φάση που επηρέασε κυρίως τη Ροδοπική μάζα και προσανατόλισε τους σχηματισμούς που την απαρτίζουν είναι η 2η φάση πτυχώσεων με άξονα διεύθυνσης ΒΑ ΝΔ. οδηγεί στο συμπέρασμα της γενικής ώθησης των πετρολογικών σχηματισμών με διεύθυνση αντίθετη ΒΔ ΝΑ. Κατά αυτό τον τρόπο, οι αρχικοί οριζόντιοι ορίζοντες των πετρολογικών σχηματισμών κάμφθηκαν έντονα προς τα νοτιοανατολικά με αποτέλεσμα ο κατώτερος ορίζοντας των γνευσίων να καταλαμβάνει τα βόρια βορειοδυτικά τμήματα της ενότητας του Παγγαίου, τον ενδιάμεσο ορίζοντα των μαρμάρων να καταλαμβάνει τον κεντρικό κορμό αυτής και ο ανώτερος ορίζοντας των εναλλαγών το κεντρικό και νοτιοανατολικό τμήμα της ενότητας. Έτσι με βάση το σχήμα 4.1 η περιοχή μελέτης πετρολογικά τοποθετείται στο μεσαίο ορίζοντα των μαρμάρων που επικρατούν επιφανειακά στο Μενοίκιο όρος Ανατολικά της πόλης και βρίσκονται θαμμένα κάτω από μεταγενέστερα ιζήματα στο κεντρικό δυτικό τμήμα αυτής. 59

68 Το βάθος στο οποίο συναντάται το πετρολογικό υπόβαθρο των μαρμάρων δεν μπορεί να προσδιοριστεί με βάση τα στοιχεία που προκύπτουν από επιφανειακές παρατηρήσεις ούτε όμως και με χρήση γεωλογικού χάρτη του ΙΓΜΕ λόγω της μεγάλης οριζόντιας απόστασης από την προς τα βορειοανατολικά εμφάνιση των μαρμάρων. Παρά ταύτα από γεωτρήσεις που έχουν γίνει ευρύτερα (ΔΕΥΑΣ ιδιώτες) εκτιμάται ότι το βάθος εμφάνισης του καθεαυτού πετρολογικού υποβάθρου κυμαίνεται στα m. Σχήμα 4.1: Γεωλογικές ενότητες Στρωματογραφία - ιζηματολογία Ο λιθολογικός σχηματισμός που κυριαρχεί στην υπό εξέταση περιοχή χαρακτηρίζεται από υψηλή ποσοστιαία συμμετοχή σε άμμο κυρίως στη μεσόκοκκη διαβάθμιση με ταυτόχρονη παρουσία χαλικιών με γενικά τεταρτογενή ηλικία απόθεσης - σχηματισμού. Η ιζηματογένεση που επικρατεί στην υπό εξέταση περιοχή είναι υδάτινου τύπου με ποτάμια χειμάρρια προέλευση. Στη ιζηματογενή φάση αυτής της μορφής συνοπτικά έχουμε την ανάλογα με τη ταχύτητα ροής του υδάτινου συλλέκτη τη μεταφορά: Με κύλιση μεγάλων κλαστικών ιζημάτων χαλικιών σε μικρή σχετικά απόσταση κατά μήκος της ροής και συνήθως στο εσωτερικό της κοίτης του χειμάρρου. Τη μεταφορά με αιώρηση μικρότερων από πλευράς διαμέτρου κλαστικών ιζημάτων. (άμμος και μικρού μεγέθους χαλίκια) Με αιώρηση σε ήρεμο περιβάλλον ιζηματογένεσης. Όλα τα προαναφερθέντα μπορούν να βρουν τυποποιημένη εφαρμογή σε υδάτινες ροές οι οποίες παρουσιάζουν σταθερή, σε γενικές γραμμές, παροχή στη διάρκεια των ετών. Σε χείμαρρους όπως αυτός της Αγίας Βαρβάρας όλες οι παραπάνω φάσεις δεν μπορούν να διαχωριστούν με ακρίβεια διότι η παροχή τους βρίσκεται σε άμεση συσχέτιση με τις 60

69 επικρατούσες καιρικές συνθήκες αλλά και με τον τρόπο που εκδηλώνονται αυτές. Σε γενικές γραμμές τα μεγάλης διαμέτρου κλαστικά ιζήματα περιορίζονται στο εσωτερικό της κοίτης αυτού, ενώ τα αμμώδους διαβάθμισης υλικά μαζί με τα ακόμα λεπτόκοκκα διαχέονται στα νοτιότερα τμήματα της κοίτης. Σταδιακά η μεταφορική ικανότητα του χειμάρρου μειώνεται. Σε πλημμυρικές καταστάσεις έπειτα από έντονα καιρικά φαινόμενα τα λεπτόκοκκα κυρίως υλικά διαχέονται εκτός της κοίτης, στη συνέχεια με την εκτόνωση των φαινομένων παρατηρείται σχετική παύση ή μείωση της ροής του χειμάρρου και κάτω από ήρεμες πλέον συνθήκες ιζηματογένεσης καθιζάνουν λόγω βαρύτητας. Κατά αυτό τον τρόπο δημιουργούνται επάλληλες στρώσεις αμμώδους υλικού με χαλίκια και μικρού πάχους αργιλοϊλυώδους καλύμματος. Από τα παραπάνω προκύπτει ότι και περιφερειακά της σημερινής κοίτης του χειμάρρου η επικρατούσα στρωματογραφία χαρακτηρίζεται από την ύπαρξη πυκνών εναλλαγών αμμώδους υλικού με μικρούς χάλικες με ταυτόχρονη παρουσία μικρών ενστρώσεων αργιλοϊλύος. Την παραπάνω περιγραφόμενη στρωματογραφία επιβεβαιώνουν, τουλάχιστον ως προς τα επιφανειακά στρώματα, στοιχεία που προέκυψαν από τη διάνοιξη δύο σκαμμάτων στον εσωτερικό χώρο της περιοχής χειμάρρου στα πλαίσια γεωλογικής μελέτης που εκπονήθηκε για την περιοχή που διαρρέει ο χείμαρρος. Έτσι σύμφωνα με τις πραγματοποιηθείσες εκσκαφές στη περιοχή ενδιαφέροντος προκύπτουν τα εξής: Στην θέση του πρώτου σκάμματος (Συντεταγμένες Χ=4129,34 & Ψ=-18602,16 - ΗΑΤΤ) 1. Επιφανειακή στρώση 30-40cm από ιλυοαμμώδες υλικό γκριζοκάστανου χρώματος χαλαρής ως μέσης πυκνότητας απόθεσης με μικρό ποσοστό συμμετοχής (5%) αποστρογγυλομένων μεσαίου μεγέθους (d=5cm) χαλικιών πιθανά γρανιτικής σύστασης η οποία συμπεριφέρεται ως φυτική γη (ημιπερατά έως περατά). 2. (Βάθος 0,40 3,00m).Ελαφρά αργιλώδης και σταδιακά καθαρά μεσοκόκκος αμμώδης σχηματισμός με ελάχιστη ποσοστιαία συμμετοχή μικρού μεγέθους χαλικιών, γκριζοκάστανου γενικού χρωματισμού και επίσης χαλαρής ως μέσης πυκνότητας απόθεσης (αδιαπέρατα έως ημιπερατα). Στη θέση του σκάμματος (Συντεταγμένες Χ=4140,07 & Ψ= ,07 - ΗΑΤΤ) 1. Επιφανειακή στρώση πάχους 20cm αποτελούμενη από γκριζόλευκο αμμώδη, αργιλικό σχηματισμό ασβεστιτικής σύστασης κα πιθανής τεχνητής τοποθέτησης από τα βορειότερα ευρισκόμενα μαργαϊκά καλύμματα (Φυτική γη, ημιπερτά). 2. (Βάθος 0,20 3,00m).Ελαφρά αργιλώδης και σταδιακά καθαρά μεσοκόκκος αμμώδης σχηματισμός με ελάχιστη ποσοστιαία συμμετοχή μικρού μεγέθους χαλικιών, γκριζοκάστανου γενικού χρωματισμού χαλαρής ως μέσης πυκνότητας απόθεσης (περατά έως πολύ περατά). Συμπερασματικά από τη γενικότερη μελέτη του γεωλογικού υπόβαθρου της περιοχής προκύπτει η ύπαρξη κατακόρυφης διήθηση του νερού, που φτάνει μέχρι τα m βάθος 61

70 όπου μπορεί να συναντήσει κάποιο αδιαπέρατο εδαφικό στρώμα, ενώ το εδαφικό βάθος όπου η διήθηση διαχέεται σε μεγάλη επιφάνεια εκτιμάται περίπου στα 7 m. 4.4 Μετεωρολογικά Κλιματικά στοιχεία Κλιματικές συνθήκες Για τον προσδιορισμό των κλιματικών συνθηκών της ευρύτερης περιοχής χρησιμοποιήθηκαν μετεωρολογικά στοιχεία της περιοχής έχουν συγκεντρωθεί από τον μετεωρολογικό σταθμό των Σερρών και αφορούν την περίοδο Στη συνέχεια παρουσιάζονται συγκεντρωτικά τα μετεωρολογικά στοιχεία ενώ η ανάλυση των στοιχείων αυτών γίνεται στις ακόλουθες παραγράφους. Το κλίμα γενικά του Ν. Σερρών χαρακτηρίζεται ως ηπειρωτικό, κάτι που γενικά σημαίνει καλοκαίρι και χειμώνα με αντίστοιχα πολύ μεγάλη και πολύ μικρή θερμοκρασία. Η μέση ετήσια θερμοκρασία κυμαίνεται μεταξύ 4 ο C και 26,8 ο C. O θερμότερος μήνας είναι ο Ιούλιος με τη θερμοκρασία να κυμαίνεται μεταξύ των ακραίων τιμών των 11,6 και 43,8 ο C (Σχήμα 4.2). Σχήμα 4.2: Μέσες μηνιαίες θερμοκρασίες Οι βροχές είναι αρκετές με μέσο ετήσιο ύψος της τάξης των 448 mm, με παρατηρημένο ελάχιστο τα 279mm κατά τη διάρκεια του έτους 2000 και αντίστοιχα παρατηρημένο μέγιστο τα 795mm κατά το έτος Σποραδικές βροχές πέφτουν καθ όλη τη διάρκεια του έτους. Αναλυτικά τα διάφορα παρατηρημένα μέγιστα ύψη βροχόπτωσης σε συνάρτηση με τους αντίστοιχους μήνες όπου αυτά παρατηρήθηκαν αλλά και την απόλυτη απόκλιση σε σχέση με τις μέσες τιμές φαίνονται στη γραφική παράσταση του σχήματος 4.3. Οι μήνες με τις περισσότερες βροχές του έτους είναι ο Μάιος, ο Νοέμβριος, και ο Δεκέμβριος, ενώ όπως είναι φυσικό οι μήνες με τις λιγότερες βροχοπτώσεις είναι ο Σεπτέμβριος και ο Αύγουστος, μήνες κατά τους οποίους εμφανίζονται και τα περισσότερα προβλήματα στις διάφορες καλλιέργειες. Αντίστοιχα οι μήνες με τις μεγαλύτερες θερμοκρασίες είναι ο Ιούλιος και ο 62

71 Αύγουστος με τον Ιούνιο και το Σεπτέμβριο (όπως άλλωστε είναι φυσικό) να ακολουθούν (Σχήμα 4.3). Σχήμα 4.3: Ύψος βροχοπτώσεων Ο παγετός είναι σύνηθες φαινόμενο κυρίως στα βόρεια του νομού και κατά τόπους έντονο και ανάλογα με τη χρονική του διάρκεια προκαλεί σοβαρά προβλήματα στις καλλιέργειες. Το χιόνι δεν είναι σπάνιο και κάνει την εμφάνιση του κυρίως τους μήνες Ιανουάριο και Φεβρουάριο. Η παραμονή του στο έδαφος, ανάλογα βέβαια με το συνδυασμό και την ένταση των μετεωρολογικών φαινομένων ποικίλει, σίγουρα όμως διαρκεί αρκετές ημέρες. Πίνακας 4.2: Μηνιαία μετεωρολογικά δεδομένα Μήνες Μέση σχετική υγρασία (%) Μέσος αριθμός ημερών βροχής (>1mm) Μέσο ύψος βροχής (mm) Μέση ημερήσια ηλιοφάνεια σε ώρες για Γ.Π. 40 ο Ιανουάριος 80,9 5,8 33,3 9,6 Φεβρουάριος 73,6 6,6 38,8 10,7 Μάρτιος 70,3 7,2 38,6 11,9 Απρίλιος 66,7 8,5 45,2 13,3 Μάιος 61,5 10,2 56,1 14,4 Ιούνιος 54,9 6,7 42,2 15,0 Ιούλιος 55,3 6,6 31,7 14,7 Αύγουστος 56,1 4,6 23,0 13,7 Σεπτέμβριος 60,3 4,5 28,0 12,5 Οκτώβριος 72,6 6,4 35,2 11,2 Νοέμβριος 78,5 8,7 39,7 10,0 Δεκέμβριος 84,4 8,9 40,5 9,3 Η χαλαζόπτωση είναι σπάνια συχνότητα εμφάνισης 0,1 (days/year) αλλά όποτε συμβαίνει προκαλεί συνήθως σοβαρά προβλήματα, κατά τόπους, λόγω κυρίως του αρκετά μεγάλου μεγέθους των ριπτόμενων κρυστάλλων. Το φαινόμενο της νέφωσης κυμαίνεται στις 4,5 63

72 βαθμίδες, με μέσο αριθμό νεφοσκεπών ημερών στις 70 με 80 ενώ των αίθριων ημερών στις 100 με 120. Η σχετική υγρασία (μέση τιμή) βρίσκεται στο 70 % με πιο ξηρό μήνα από τον Ιούλιο με ποσοστό 51,3% και πιο υγρό τον Δεκέμβριο με ποσοστό 78,7%. Η ομίχλη είναι τακτικό φαινόμενο και εμφανίζεται περίπου για 33 ημέρες κατά μέσο όρο το έτος. Στην ευρύτερη περιοχή επικρατούν άνεμοι μέτριας εντάσεως Βόρειοι - Βορειοδυτικοί τον Χειμώνα και Νότιοι Νοτιοδυτικοί το Καλοκαίρι, ενώ σύνηθες φαινόμενο αποτελεί η άπνοια η οποία μάλιστα εμφανίζεται με μεγάλη, σχετικά, χρονική διάρκεια καθ όλο το έτος. Όπως φαίνεται και στο ροδόγραμμα ανέμων της περιοχής στο σχήμα 4.4 η ένταση των ανέμων που επικρατούν συχνά κυμαίνεται μεταξύ 2-3 Beaufort, ενώ άνεμοι με ένταση 3-6 Beaufort εμφανίζονται όχι συχνά και άνεμοι με ένταση >6 Beaufort είναι σπάνιοι. Σχήμα 4.4: Ροδόγραμμα ανέμων Βιοκλίμα Στο χώρο του μεσογειακού κλίματος, οι βιοκλιματικοί όροφοι έχουν καθοριστεί από τον Emberger και ισχύουν μόνο για το κλίμα αυτό. Η ταξινόμηση των διαφόρων μετεωρολογικών σταθμών και η τοποθέτησή τους στους διάφορους βιοκλιματικούς ορόφους πραγματοποιείται με τον υπολογισμό του ομβροθερμικού πηλίκου, βάσει του τύπου του Emberger (1930, 1955, 1971). 1000P Q2 = (4.1) M + m ( M m) 2 64

73

74 Μ = 31,9 C = 304,9 K P = 444,6 mm m = 0 C = 273 K Άρα: Q 2 = 48,2 Επομένως: Βιοκλιματικός όροφος Ημίξερος με ψυχρό χειμώνα Ομβροθερμικό διάγραμμα Οι Gaussen και Begnouls (1957) έχουν απεικονίσει σε ένα διάγραμμα, που καλείται Ομβροθερμικό διάγραμμα (Σχήμα 4.6), την πορεία μήνα προς μήνα της μέσης μηνιαίας θερμοκρασίας σε C και του μέσου μηνιαίου ύψους βροχής σε mm. Το διάγραμμα αυτό έχει στην τετμημένη τους μήνες του έτους και στις τεταγμένες (δύο), στην αριστερή τις μηνιαίες βροχοπτώσεις P σε mm και στη δεξιά τις μέσες μηνιαίες θερμοκρασίες T C σε κλίμακα διπλάσια των βροχοπτώσεων, δηλαδή P=2T. ΟΜΒΡΟΘΕΡΜΙΚΟ ΔΙΑΓΡΑΜΜΑ ΠΕΡΙΟΔΟΣ ΜΗΝ. ΘΕΡΜ (C) 60 ΜΗΝ. ΒΡΟΧ. (mm) Σχήμα 4.6: Ομβροθερμικό διάγραμμα Με την ένωση των σημείων των μηνιαίων βροχοπτώσεων προκύπτει η καμπύλη βροχοπτώσεων και με την ένωση των σημείων των μέσων μηνιαίων θερμοκρασιών προκύπτει η καμπύλη των θερμοκρασιών. Τα δύο σημεία των καμπυλών δείχνουν το χρονικό σημείο όπου Ρ=2Τ. Όταν η καμπύλη των βροχοπτώσεων διέρχεται κάτω από την καμπύλη των θερμοκρασιών τότε ισχύει: Ρ<2Τ. Η επιφάνεια που περικλείεται από τις δύο αυτές καμπύλες μεταξύ των δύο σημείων των τομών (Ρ=2Τ) δείχνει τη διάρκεια και την ένταση της ξηράς περιόδου. Τούτο δικαιολογείται, γιατί αν θεωρηθούν οι βροχοπτώσεις στο υδατικό ισοζύγιο ως κέρδος, τότε οι θερμοκρασίες εμμέσως εκφράζουν τις απώλειες από την εξάτμιση και τη διαπνοή. Όσο υψηλότερες είναι οι θερμοκρασίες, τόσο υψηλότερες είναι η εξάτμιση και η διαπνοή. Στο σχήμα

75 παρουσιάζεται το ομβροθερμικό διάγραμμα της περιοχής μελέτης για την χρονική περίοδο Οι ημέρες με ξηρασία ανέρχονται περίπου στις 140 και είναι στους καλοκαιρινούς μήνες. 4.5 Υδραυλικά στοιχεία Υπολογισμός απορροής Στόχος των υπολογισμών είναι η κατά το δυνατόν ακριβέστερη εκτίμηση των αναμενόμενων πλημμυρικών απορροών σε συγκεκριμένη χρονική περίοδο Τ σε έτη (περίοδος επαναφοράς φαινομένου) ή αλλιώς με συγκεκριμένη συχνότητα 1/Τ. Έτσι υπολογίζονται οι κρίσιμες παροχές του ρεύματος για διάφορες συχνότητες επανεμφάνισης και συγκεκριμένα για 1/5 και 1/50. Οι μέθοδοι που χρησιμοποιούνται για τον υπολογισμό της απορροής είναι η ορθολογική μέθοδος και η μέθοδος των ακραίων τιμών Μέση κλίση λεκάνης απορροής Σύμφωνα με την ανάλυση που έγινε στην ενότητα η μέση κλίση της λεκάνης απορροής δίνεται από την εξίσωση: Πίνακας 4.4 : Υπολογισμός μέσου υψομέτρου λεκάνης Υψόμετρα χωροσταθμικών D L J = (4.2) A Εμβαδόν υποπεριοχών Μήκος χωροσταθμικών , ,03 0, ,21 1, ,75 4, ,18 7, ,89 8, ,54 11, ,51 11, ,34 8, ,25 6, ,60 9, ,25 16, ,16 11, ,51 6, ,03 8, ,22 7, ,84 5, ,69 0,00 ΣΥΝΟΛΑ 36,00 127,17 67

76 Από τον πίνακα 4.4 προλύπτει: D : η ισοδιάσταση των χωροσταθμικών καμπυλών = 0,1 km ΣL : συνολικό μήκος χωροσταθμικών καμπυλών = 127,17 km Α : εμβαδόν της λεκάνης απορροής = 36,00 km 2 Επομένως: D L 0,1 127,17 J = = = 0,353ή35,3% A Μέσο υψόμετρο λεκάνης απορροής Σύμφωνα με την ανάλυση που έγινε στην ενότητα 2.4.5, η υπό μελέτη λεκάνη απορροής χωρίζεται σε υποπεριοχές με βάση τις χωροσταθμικές καμπύλες Πίνακας 4.5 : Υπολογισμός μέσου υψομέτρου λεκάνης Υψόμετρα χωροσταθμικών καμπυλών Εμβαδόν υποπεριοχών Ζi x Ai Ζi Ai , ,03 48, ,21 325, , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , ,03 710, ,22 805, ,84 426, ,69 174,85 ΣΥΝΟΛΑ 36, ,75 Το μέσο υψόμετρο της λεκάνης απορροής δίνεται από τη σχέση : ( Z A ) i i 24155,75 Z m = = = 671m A 36 i 68

77 4.5.4 Κατανομή ακραίων τιμών τύπου Ι (Gumbel) Με τη χρησιμοποίηση της κατανομής ακραίων τιμών υπολογίζονται τα κρίσιμα ύψη 24ωρης βροχής, όταν τα διαθέσιμα μετεωρολογικά δεδομένα είναι μικρής ακρίβειας λόγω πιθανού σφάλματος των βροχομετρικών οργάνων και ενδεχόμενης ασυνέπειας κατά την καταγραφή του ύψους και της διάρκειας της βροχής ελεγχόμενη ακρίβεια ως προς τη δήλωση της διάρκειας της βροχής. Επιπλέον είναι εξαιρετικά δύσκολη η παρατήρηση και καταγραφή των χρονικών στιγμών έναρξης και παύσης της βροχής, καθώς και του χρόνου και του ύψους της βροχής κατά τις στιγμές μεταβολής της έντασης, με αποτέλεσμα να εισέρχεται σημαντικός βαθμός υποκειμενικότητας των μετρήσεων. Η κατανομή ακραίων τιμών κατά Gumbel, περιορίζει το πιθανό σφάλμα των μετρήσεων, όταν οι αποδιδόμενες τιμές δεν εμπνέουν τον απαιτούμενο βαθμό εμπιστοσύνης ή ακόμη περισσότερο όταν απουσιάζουν εντελώς. Σύμφωνα με τη μέθοδο αυτή, ο υπολογισμός των κρίσιμων υψών 24ωρου βροχής γίνεται με χρήση των μέγιστων ημερήσιων τιμών υψών βροχής 24ωρου διάρκειας των ετών κατά τα οποία λαμβάνονταν βροχομετρικές παρατηρήσεις. Από την ανάλυση των ραγδαίων βροχοπτώσεων του Μετεωρολογικού σταθμού Ορεινής Σερρών προέκυψαν τα παρακάτω στοιχεία για το μέγιστο ύψος βροχής διάρκειας 24ώρου για την περίοδο Πίνακας 4.6: Μέγιστα ύψη βροχής διάρκειας 24 ωρών της περιόδου Έτος Ύψος βροχής , , , , , , , , , , , , , , , , , , ,00 Με τη χρήση της κατανομής ακραίων τιμών (Gumbel) που προσαρμόζεται ικανοποιητικά στο δείγμα υπολογίζεται το μέγιστο ύψος βροχής διάρκειας 24ώρου με περίοδο επαναφοράς 69

78 Τ = 5 και 50 έτη. Επιπλέον προσδιορίζονται τα όρια για επίπεδο εμπιστοσύνης 95% των μέγιστων υψών βροχής (διάρκειας 24ώρου) που αντιστοιχούν στις παραπάνω τιμές περιόδου επαναφοράς. Στον πίνακα 4.7 γίνεται κατάταξη των τιμών σε φθίνουσα σειρά από πλευράς μεγέθους και υπολογίζεται η περίοδος επαναφοράς κάθε τιμής από τη σχέση: T N + 1 m όπου: Ν : αριθμός των παρατηρήσεων (Ν=30) M : τάξη μεγέθους στη φθίνουσα σειρά. Πίνακας 4.7: Υπολογισμός πιθανότητας υπέρβασης = (4.3) m Ένταση βροχής r T (mm/hr) Περίοδος επαναφοράς N + 1 T = (έτη) m Πιθανότητα υπέρβασης T ,00 20,00 0, ,00 10,00 0, ,20 6,67 0, ,40 5,00 0, ,00 4,00 0, ,20 3,33 0, ,10 2,86 0, ,00 2,50 0, ,60 2,22 0, ,00 2,00 0, ,00 1,82 0, ,80 1,67 0, ,80 1,54 0, ,80 1,43 0, ,20 1,33 0, ,10 1,25 0, ,00 1,18 0, ,00 1,11 0, ,60 1,05 0, ,80 Προσδιορίζεται η μέση τιμή του δείγματος: r = N N r 790, = = 41,62mm/ hr 70

79 Πίνακας 4.8: Υπολογισμός παραμέτρων Έτος Ν Ύψος r r ( r r ) 2 βροχής r ,20 3,58 12, ,20 18,58 345, ,10 3,48 12, ,10-9,52 90, ,20-9,42 88, ,00-5,62 31, ,00 6,38 40, ,00-11,62 135, ,00-3,62 13, ,80-8,82 77, ,40 17,78 316, ,00-10,62 112, ,80-6,82 46, ,80-7,82 61, ,60-3,02 9, ,00-2,62 6, ,60-12,02 144, ,00 21,38 457, ,00 20,38 415,30 ΣΥΝΟΛΑ , ,21 Προσδιορίζεται η τυπική απόκλιση του δείγματος: σ = ( r r ) 2 N 1 = 2417,21 = 11, Με τη βοήθεια του αντίστοιχου πίνακα (Υδατικοί Πόροι Τεχνική υδρολογία, Τσακίρης 1995, πίνακας σελ. 44) για Ν=19, προκύπτει: y = 0,5220 και σ = 1, 0566 N N Ο παράγοντας συχνότητας υπολογίζεται για τις περιόδους επαναφοράς Τ=5 και Τ=50: K K T T T ln ln + 1 y N T = K σ N T ln ln + 1 y N T = K σ N 5 ln ln + 0, = 1, = 50 ln ln + 0, = 1, = Η ένταση της βροχής περιόδου επαναφοράς Τ υπολογίζεται σύμφωνα με τη μέθοδο του παράγοντα συχνότητας: rt = r + σ KT r5 = 41, ,59 0,92 r5 = 52,28mm / hr 0,92 3,19 71

80 rt = r + σ KT r50 = 41, ,59 3,19 r50 = 78,59mm / hr Η τυπική απόκλιση υπολογίζεται από τη σχέση: 2 S T = σ 1+ bkt + 1,10KT (4.4) N Όπου: b : 1,30 σ : τυπική απόκλιση δείγματος Κ Τ : παράγοντας συχνότητας σ 2 11,59 2 S5 = 1+ bk5 + 1,10K5 = 1+ 1,3 0,92 + 1,1 0,92 = 4,83 N 18 σ 2 11,59 2 S50 = 1+ bk50 + 1,10K50 = 1+ 1,3 3,19 + 1,1 3,19 = 11,05 N 18 Το άνω όριο εμπιστοσύνης που αποτελεί και τη μέγιστη τιμή ημερησίων υψών βροχής 24ωρου διαρκείας για περίπτωση επαναφοράς Τ υπολογίζεται από τον τύπο: r T, max = r T + z S T Όπου z η ανηγμένη μεταβλητή της κανονικής κατανομής που αντιστοιχεί στο επιθυμητό όριο εμπιστοσύνης 1-α=0,95, δηλαδή z=1,960 (Υδατικοί Πόροι Τεχνική υδρολογία, Τσακίρης 1995, πίνακας σελ. 63) r = r + z S = 52,28 + 1,96 4,83 61, 75mm 5,max 5 5 = r = r + z S = 78,59 + 1,96 11,05 100, 25mm 50,max = Ορθολογική μέθοδος Η πλημμυρική απορροή υδατορεύματος που προκαλείται από συγκεκριμένη βροχή συχνότητας 1/Τ (όπου Τ η περίοδος επανεμφάνισης του φαινομένου, δηλαδή της βροχής της αυτής έντασης, σε έτη) υπολογίζεται με την εφαρμογή της γνωστής σχέσης: Q = 1000 i c ρ E (4.5) Όπου: Q = η απορροή σε m³/sec από βροχόπτωση συχνότητας 1/Τ c = ο συντελεστής απορροής ρ = ο συντελεστής ανομοιομορφίας της βροχής Ε = η επιφάνεια της λεκάνης απορροής σε km², (E=36 km²) και i = η ένταση της κρισίμου βροχής σε mm/sec Ο συντελεστής ανομοιομορφίας ρ δίνεται από το διάγραμμα και την αντίστοιχη σχέση του Vissentini: Ε 36 ρ = 1 = 1 = 0,

81 Ο συντελεστής απορροής φ εξαρτάται από τρεις παράγοντες που αντιπροσωπεύουν αιτίες απωλειών απορροής με προορισμό την κατείσδυση ή την εξάτμιση. Οι παράγοντες αυτοί είναι η μορφολογία του εδάφους, η ποιότητα του εδάφους και η φυτοκάλυψη. Στην Υδρολογία του Στ. Τριανταφυλλίδη (Δερμίσης, 2000) προτείνεται ο υπολογισμός των επί μέρους απωλειών κατά Bernard ως: Όπου: c = c1 + c2 + c3 και ειδικότερα: c = 1 c (4.6) Πίνακας 4.9: Τιμές του δείκτη φ Ι Τοπογραφικές (μορφολογικές συνθήκες) 1) εδάφη επίπεδα έως μέσων κλίσεων (0,15 έως 0,50 ) 0,30 2) εδάφη πλαγιών μέσων κλίσεων (2,50 έως 3,50 ) 0,20 3) εδάφη λοφώδη μέσων και άνω κλίσεων (25,0 έως 35,0 ) 0,10 ΙΙ Φύση και σύσταση εδάφους 1) αδιαπέρατοι άργιλοι 0,10 2) μέσες ποιότητες αργίλων και πηλών 0,20 3) αμμοπηλοί 0,40 ΙΙΙ Φυτική κάλυψη 1) καλλιεργήσιμες γαίες 0,10 2) δενδροκάλυψη c 1 c 2 c 3 0,20 c = c1 + c2 + c3 = 0,10 + 0,20 + 0,20 = 0,50 c = 1 c = 1 0,50 = 0,50 Η ένταση της κρισίμου βροχής i σε mm/sec, αναφέρεται σε συγκεκριμένη συχνότητα επανεμφανίσεως 1/Τ ετών και διάρκειας t ωρών, διάρκεια ίση με τον χρόνο συγκέντρωσης (ή συρροής), ο οποίος μπορεί να υπολογισθεί κατά GIANDOTTI με την βοήθεια του τύπου: 4 Ε + 1,5 L tσ = (4.7) 0,8 H H όπου: Ε = η επιφάνεια της λεκάνης απορροής σε τετραγωνικά χιλιόμετρα (km²) L = το μήκος του ρέματος από το απώτατο σημείο της λεκάνης απορροής μέχρι την εξεταζόμενη θέση εκβολής της λεκάνης, σε χιλιόμετρα (km) H med = το μέσον υψόμετρο της λεκάνης απορροής σε μέτρα (m) H min = το ελάχιστο υψόμετρο της λεκάνης απορροής, ή άλλως το υψόμετρο της εξεταζόμενης θέσης επί της κοίτης του ρέματος med min 73

82 Σύμφωνα με τους υπολογισμούς που έγιναν στην ενότητα το μέσο υψόμετρο της λεκάνης απορροής είναι: H med = 671 m. Το συνολικό μήκος του ρέματος είναι: L = 18,29 km. Επομένως: t σ 4 Ε + 1,5 L = 0,8 H H med min = ,5 18,29 = 2,54hr 0, Για να προσδιορίσουμε την ένταση i κρίσιμης βροχής σε mm/sec συχνότητας 1/Τ, διάρκεια t σ εφαρμόζουμε τον τύπο του MASSARI: όπου: 1 i r24 t 3 σ (4.8) = 3600 t σ 24 r 24 = το άνω όριο διακύμανσης r maxt ύψους 24ώρου βροχόπτωσης για την συχνότητα 1/Τ που επιθυμούμε σε χιλιοστά (mm). Σύμφωνα με τους υπολογισμούς που έγιναν στην ενότητα το άνω όριο διακύμανσης r maxt ύψους 24ώρου βροχόπτωσης για την περίοδο επαναφοράς Τ=5 και Τ=50 έτη, είναι: r 61, 75mm 5,max = r 100, 25mm 50,max = Επομένως για Τ=5 και Τ=50 αντίστοιχα η κρίσιμη ένταση βροχής είναι: 1 3 r24 tσ 61,75 2,54 i 5 = = = 0,0032mm / sec 3600 t ,54 24 σ 1 3 r24 tσ 100,25 2,54 i 50 = = = 0,0052mm / sec 3600 t ,54 24 σ Ο συντελεστής 1000 στον τύπο της ορθολογικής μεθόδου είναι αποτέλεσμα της ανάλυσης των διαστάσεων των διάφορων παραγόντων. Ισχύει όταν η ένταση της βροχής εκφράζεται σε mm/sec. Αν η ένταση δίνεται σε mm/h, η σχέση τρέπεται σε: Στην υπό μελέτη περίπτωση ισχύουν: Q = 0,278 i c ρ E (4.9) i 5 = 0,0032mm / sec, i 50 = 0,0052mm / sec, ρ = 0, 9743, c = 0, 50, Επομένως: Q 5 = 1000 i c ρ E = ,0032 0,5 0, = 56,12mm / sec Q 50 = 1000 i c ρ E = ,0052 0,5 0, = 91,19mm / sec 2 E = 36km 74

83 Κεφάλαιο 5 Εφαρμογή - αποτελέσματα 5.1 Παράμετροι μοντέλου Παράμετροι τοποθεσίας LAT (Latitude) : Γεωγραφικό πλάτος, μετράται σε μοίρες και ορίζεται ως το γεωγραφικό πλάτος βόρεια και χρησιμοποιείται για υπολογισμούς ηλιακής ακτινοβολίας. Στο νότιο ημισφαίριο χρησιμοποιούνται αρνητικές τιμές και είναι η μόνη παράμετρος που είναι αφορά στη γεωγραφική τοποθεσία. ESLOPE : Κλίση έκθεση που σχετίζεται με την εξατμισοδιαπνοή και την τήξη χιονιού, μετράται σε ακτίνια ή μοίρες και χρησιμοποιείται για καθαρή ακτινοβολία και τήξη χιονιού. ASPECT : Έκθεση από ανατολικά προς βόρεια, χρησιμοποιείται στον υπολογισμό της ακτινοβολίας και μετράται σε ακτίνια ή μοίρες. Στην περίπτωση που το ESLOPE=0, το ASPECT αγνοείται. RSTEMP : Βασική θερμοκρασία για την μετάβαση του χιονιού σε υγρή κατάσταση και μετράται σε ο C. Το κλάσμα των ημερήσιων κατακρημνισμάτων ως χιόνι είναι : RSTEMP TMIN όταν : TMIN < RSTEMP < TMAX (5.1) TMAX TMIN Μειώνοντας την τιμή του παράγεται περισσότερο χιόνι. Αν RSTEMP=-100, τότε εξαλείφεται το SFAL και όλα τα κατακρημνίσματα εμφανίζονται υπό μορφή βροχής. Αν δεν υπάρχουν στοιχεία, τίθεται η τιμή -0,5 η οποία θεωρείται ικανοποιητική. MELFAC : Παράγοντας τήξης χιονιού για το χρονικό διάστημα μισής ημέρας (Mj m -2 d -1 K -1 ). Αφορά σε γυμνό έδαφος χωρίς βλάστηση. Για να εξαλειφθεί το SMLT, το MELFAC μηδενίζεται. Η τιμή 1,5 είναι ικανοποιητική αρχική τιμή και αποτελεί ελάχιστη τιμή σύμφωνα με τους Federer et al. (1973) και βρίσκεται κοντά στην τιμή των 4,2 που δίνεται από τον Anderson (1976). Χαμηλότερες τιμές οδηγούν σε τήξη χιονιού. DURATN : Διάρκεια μέσης ημερήσιας βροχόπτωσης του μήνα (hr). Ο αριθμός των ωρών ανά ημέρα, όπου τα κατακρημνίσματα υπερβαίνουν τα 0,5 mm ποικίλει από 2 έως 6 για τις περισσότερες εποχές και τοποθεσίες των Η.Π.Α. Η τιμή 4 hr για όλες τις εποχές αποτελεί ικανοποιητική προσέγγιση όταν δεν υπάρχουν γνωστές τιμές. Όταν οι παύσεις μεταξύ 75

84 κατακρημνισμάτων ανά ημέρα (NPINT) είναι περισσότερες από μία, τα κατακρημνίσματα θεωρούνται σταθερά και το DURATN αγνοείται. RELHT : Ομαδοποίηση 10 ζευγών που αποτελούνται από ημέρες του χρόνου και το σχετικό ύψος κομοστέγης με τιμές από 0 μέχρι 1 (αδιάστατο μέγεθος). Εκφράζει τη μεταβολή της αύξησης της βλάστησης στη διάρκεια του χρόνου. Η πρώτη ημέρα του χρόνου που χρησιμοποιείται πρέπει να είναι η 1 και η τελευταία είναι η 366. Οποιοδήποτε ζεύγος απομένει μετά την 366 αγνοείται. Όταν η τιμή του RELHT είναι διαφορετική της μονάδας, χρησιμοποιείται για κάλυψη βλάστησης από ποώδη φυτά. Η μεταβλητή αυτή εξαρτάται από τον τύπο της βλάστησης. RELLAI : Ομαδοποίηση 10 ζευγών που αποτελούνται από ημέρες του χρόνου και το σχετικό δείκτη φυλλικής επιφάνειας (LAI) με τιμές από 0 μέχρι 1 (αδιάστατο μέγεθος). Εκφράζει τη μεταβολή του δείκτη φυλλικής επιφάνειας στη διάρκεια του χρόνου. Η πρώτη ημέρα του χρόνου που χρησιμοποιείται πρέπει να είναι η 1 και η τελευταία είναι η 366. Οποιοδήποτε ζεύγος απομένει μετά την 366 αγνοείται Παράμετροι απορροής IDEPTH : Βάθος του εδάφους πάνω από το οποίο η διήθηση διανέμεται σε μεγάλη επιφάνεια (mm). Η συγκεκριμένη παράμετρος καθορίζει τον αριθμό των εδαφικών στρωμάτων πάνω από τα οποία η διήθηση κατανέμεται όταν ο δείκτης INFEXP είναι μεγαλύτερος από το μηδέν. INFEXP : Διήθηση που καθορίζει την κατανομή του νερού σε βάθος (αδιάστατο μέγεθος). Όταν παίρνει μηδενική τιμή, όλη η διήθηση ολοκληρώνεται στο ανώτερο στρώμα του εδάφους, ενώ όταν ισούται με ένα το διηθούμενο νερό κατανέμεται ανομοιόμορφα στο στρώμα IDEPTH. Τιμές μεγαλύτερες του ενός οδηγούν σε συγκέντρωση νερού σε χαμηλότερα στρώματα απ ότι στα ανώτερα. IMPERV : Κλάσμα εδαφικής επιφάνειας που είναι υδατοδιαπερατή και επιτρέπει πάντα την εισχώρηση του νερού φτάνοντας απευθείας την απορροή. Για εξάλειψη του SLFL το IMPERV γίνεται 1, ενώ για εξάλειψη του SRFL ισχύει: IMPERV=QDEPTH=0. BYPAR : όταν έχει τιμή ίση με μηδέν εμποδίζει την απορροή από εναλλακτικές διόδούς (BYFL), ενώ όταν ισούται με 1 την επιτρέπει. QDEPTH : Βάθος εδάφους για υπολογισμό του SRFL (mm). Καθορίζει τον αριθμό των εδαφικών στρωμάτων, όπου η υγρασία υπολογίζεται προκειμένου να καθορίσει το SRFL. Μικρές τιμές από το QDEPTH συνεπάγονται μεγαλύτερη αντίθεση ανάμεσα σε ξηρές και υγρές συνθήκες. Για εξάλειψη του SRFL ρυθμίζονται το QDEPTH και το IMPERV στην τιμή μηδέν. QFPAR : Κλάσμα περιεχόμενης υγρασίας ανάμεσα στην υδατοικανότητα (ικανότητα του εδάφους να συγκρατεί νερό, (ΤΗΕΤΑF) και στον κορεσμό (THSAT) όπου η γρήγορη 76

85 απορροή είναι ίση με τη μονάδα (αδιάστατο μέγεθος). Όταν η μεταβλητή παίρνει τιμή μηδέν η γρήγορη απορροή λειτουργεί ως υγρασία που αποθηκεύεται στο έδαφος. Σύμφωνα με το Hubbard Brook Watershed 6, αν τα QFFC=0,2 και QFPAR=0,3 τότε ταιριάζουν καλύτερα σε υδρογραφήματα καταιγίδας που χρησιμοποιούν το SRFL. Όταν ο QFPAR αυξάνεται οδηγεί σε αύξηση της γρήγορης απορροής. QFFC : Κλάσμα γρήγορης απορροής για SRFL και BYFL στο ΤΗΕΤΑF (αδιάστατο μέγεθος). Αν τα QFFC=0,2 και QFPAR=0,3 τότε ταιριάζουν καλύτερα σε υδρογραφήματα καταιγίδας που χρησιμοποιούν το SRFL. Μειώνοντας το QFFC οδηγούμαστε σε μείωση του SRFL και BYFL. LENGTH : Μήκος κλίσης για απορροή σε κεκλιμένο επίπεδο (DSFL) (m). Η τιμή των 100 m θεωρείται η καταλληλότερη. Όταν DSLOPE = 0 και LENGTH = 0 τότε δεν υπάρχει απορροή προς τα κατάντη και οποιαδήποτε άλλη μεταβλητή αγνοείται. DSLOPE : Η γωνία του κεκλιμένου επιπέδου των ορεινών εξάρσεων στην επιφάνεια των οποίων απορρέει το νερό και μετράται σε ακτίνια ή μοίρες. DRAIN : Αποστράγγιση από το χαμηλότερο εδαφικό στρώμα (VRFLI) ως την αποστράγγιση του επιφανειακού νερού (αδιάστατο μέγεθος). Κυμαίνεται από 0 έως 1 και όταν παίρνει τιμή 1 εκφράζει κατακόρυφη αποστράγγιση υπό την επίδραση της βαρύτητας. GSC : Κλάσμα αποθέματος εδαφικού νερού που μεταφέρεται με την εδαφική απορροή και την απόσταξη εις βάθος κάθε μέρα (d -1 ). Αν η συγκεκριμένη παράμετρος παίρνει τιμή μηδέν δεν υπάρχει υδατικό απόθεμα στο υπέδαφος και όλη η κατακόρυφη αποστράγγιση από το προφίλ του εδάφους γίνεται απόσταξη ή απευθείας απορροή. GSΡ : Κλάσμα απορροής εδαφικού νερού που προέρχεται από το GSC και οδηγείται σε βαθιά απόσταξη (SEEP) και δεν προστίθεται στην απορροή (FLOW) (αδιάστατο μέγεθος). Αν το GSC ισούται με μηδέν τότε το GSΡ εφαρμόζει κάθετη αποστράγγιση από το βαθύτερο στρώμα του εδάφους. Για εξάλειψη του SEEP, το GSΡ μηδενίζεται Παράμετροι εδάφους THICK : Πάχος στρώματος (mm). Είναι το κάθετο πάχος κάθε εδαφικού στρώματος το οποίο μπορεί να έχει διαφορετικό πάχος αλλά ο αριθμός των επαναλήψεων αυξάνεται όσο η πυκνότητα κάθε στρώματος μειώνεται. Το πάχος δεν θα πρέπει να είναι μικρότερο από 50mm. STONEF : Κλάσμα βραχώδους όγκου σε κάθε εδαφικό στρώμα (αδιάστατο μέγεθος). Μπορεί να πάρει μηδενική τιμή, αλλά για τα περισσότερα δασικά εδάφη το εύρος τιμών κυμαίνεται από 0,1 έως 0,4 το οποίο είναι το ιδανικότερο. Η συγκεκριμένη παράμετρος μειώνει την δυνατότητα συγκράτησης του νερού από το έδαφος και κατ επέκταση την κατακόρυφη διείσδυση προς τους βαθύτερους εδαφικούς ορίζοντες. Συνήθως το STONEF εκτιμάται από γεωλογικές έρευνες. 77

86 PSIF : Δυναμικό στην υδατοικανότητα που αναφέρεται στο KF και στο THETAF για εδαφικά στρώματα (kpa). Οι παραπάνω μεταβλητές αντικαθιστούν τις περισσότερο συνηθισμένες αλλά ουσιώδεις τιμές της κορεσμένης υδραυλικής αγωγιμότητας, του κορεσμένου περιεχόμενου νερού και του αέρα εισόδου στις εξισώσεις των Clapp and Hornberger (1978). Το PSIF δύναται να μετρηθεί στο πεδίο με τασιόμετρα όταν τα εδάφη είναι υγρά αλλά στραγγισμένα. THETAF : Ογκομετρικό περιεχόμενο νερού στην υδατοικανότητα που αναφέρεται στο KF και στο PSIF για εδαφικό στρώμα (m 3 /m 3 ). Οι παραπάνω μεταβλητές αντικαθιστούν τις περισσότερο συνηθισμένες αλλά ουσιώδεις τιμές της κορεσμένης υδραυλικής αγωγιμότητας, του κορεσμένου περιεχόμενου νερού και του αέρα εισόδου στις εξισώσεις των Clapp and Hornberger (1978). THSAT : THETA σε κατάσταση κορεσμού (έδαφος κορεσμένο από νερό), (m 3 /m 3 ). Είναι το εδαφικό πορώδες από κάθε εδαφικό στρώμα και επιπλέον το περιεχόμενο νερό σε όγκο σε κατάσταση κορεσμού. Είναι το μόνο σημαντικό όταν το έδαφος είναι περίπου κορεσμένο λόγω έντονης κατακόρυφης εδαφικής ροής. BEXP : Αρνητική κλίση του λογάριθμού ή εκθέτης στις εξισώσεις των Brooks και Corey, όπως δίνονται από τους Clapp and Hornberger (1978). Συνήθως συμβολίζεται στη βιβλιογραφία με b. Τιμές πάνω από 11,5 δεν αποδίδουν εκτός αν το WETINF ρυθμίζεται υψηλότερα από την τιμή των 0,92. KF : Υδραυλική αγωγιμότητα υδατοικανότητα που αναφέρεται στα THETAF και PSIF για εδαφικό στρώμα (mm/d). Οι παραπάνω μεταβλητές αντικαθιστούν τις περισσότερο συνηθισμένες αλλά ουσιώδεις τιμές της κορεσμένης υδραυλικής αγωγιμότητας, του κορεσμένου περιεχόμενου νερού και του αέρα εισόδου στις εξισώσεις των Clapp and Hornberger (1978). Όταν το KF παίρνει τιμή 5 είναι ικανοποιητική προσέγγιση της υδατοικανότητας. WΕTINF : Υγρασία κοντά στο σημείο ξηρασίας του κορεσμού για το εδαφικό στρώμα (αδιάστατο μέγεθος). Είναι η υγρασία (κλάσμα κορεσμού) στο σημείο καμπής της εξίσωσης των Clapp and Hornberger (1978). Αυτή η τιμή είναι το μικρότερο όριο της παραβολικής προσέγγισης στον κορεσμό. Για όλα τα εδάφη σύμφωνα με τους Clapp and Hornberger (1978) είναι 0,92. Το γράφημα KPT μπορεί να χρησιμοποιηθεί για να ελεγχθεί η επίδραση της αλλαγής του WΕTINF, ωστόσο τα αποτελέσματα αυτά παραμένουν ανεπηρέαστα από την παράμετρο WΕTINF. Το BROOK90 αλλάζει το WΕTINF αν η τιμή του είναι εκτός των ορίων από: BEXP 1+ BEXP έως 0,999 (5.2) 78

87 5.1.4 Σταθερές παράμετροι FRINTL and FRINTS : κλάσματα συγκράτησης νερού από βροχή ανά μονάδα LAI και SAI αντίστοιχα (αδιάστατο μέγεθος). Και στις δύο τίθενται η τιμή 0,06. Για LAI=6 και SAI=0,7 ο ρυθμός συγκράτησης της βροχής ανέρχεται στο 40% του συνολικού ρυθμού βροχόπτωσης. Για δάση φυλλοβόλων πλατύφυλλων και LAI=0, SAI=0,7 ο παραπάνω ρυθμός περιορίζεται στο 4%. Για εξάλειψη του RINT, τόσο το FRINTL και το FRINTS παίρνουν μηδενική τιμή. FSINTL and FSINTS : κλάσμα συγκράτησης χιονιού ανά μονάδα LAI και SAI αντίστοιχα (αδιάστατο μέγεθος). Και οι 2 μεταβλητές ρυθμίζονται στην τιμή 0,04. Για LAI= 6 και SAI=0,7 η συγκράτηση χιονιού αγγίζει το 27%. Για δάση φυλλοβόλων με LΑΙ=0 και SAI=0,7 ο ρυθμός συγκράτησης χιονιού ανέρχεται στο 3%. Για εξάλειψη του SINT, τόσο το FSINTL όσο και το FSINTS ρυθμίζονται στο 0. CINTRL and CINTRS : ελάχιστο απόθεμα συγκράτησης βροχής ανά μονάδα LAI και SAI αντίστοιχα (mm). Το απόθεμα αυτό μετακινείται μόνο μέσω της εξάτμισης έτσι δεν περιλαμβάνει νερό που απομακρύνεται με τη μορφή σταγόνων. Και οι 2 μεταβλητές ρυθμίζονται στην τιμή των 0,15 mm. Μελέτες που έγιναν σε ώριμα δάση για την υδατοσυγκράτηση της βροχής αποδεικνύουν ικανότητα 1ή 2 mm. Ο δείκτης LAI βρίσκεται σε σχεδιασμένη (προγραμματισμένη) περιοχή, έτσι η παραδοχή που πρέπει να γίνει είναι ότι η σχεδιασμένη περιοχή είναι βρεγμένη. CINTSL and CINTSS : ελάχιστο απόθεμα συγκράτησης νερού από χιονόπτωση ανά μονάδα LAI και SAI αντίστοιχα (mm). Το αποτέλεσμα αυτό μετακινείται μόνο με εξάτμιση, έτσι δεν περιλαμβάνει το νερό που απομακρύνεται με τη μορφή σταγόνων ή μειώνεται. Και οι 2 μεταβλητές ρυθμίζονται στην τιμή 0,6. Με LAI=6 και SAI=0,7, η μέγιστη ικανότητα συγκράτησης νερού από το χιόνι ανέρχεται στα 4 mm συμφωνά με τους Federer and Lash (1978b) όταν οι μεταβλητές ρυθμίζονται στα 0,15 τότε ο LAI=6 και ο SAI=0,7 δίνουν ικανότητα 1 mm. Η ικανότητα αυτή είναι ελαφρώς μικρότερη από τις τιμές των 5 και 7,5 mm που χρησιμοποίησαν οι Leaf and Brink (1973) για lodgepole pine και για ερυθρελάτη, αλλά το BROOK 90 αποδέχεται ότι όλα αυτά θα εξατμιστούν. Όταν LAI=0 και SAI=0,7 η ικανότητα είναι 0,4 mm. Ο LAI βρίσκεται σε σχεδιασμένη περιοχή, έτσι η παραδοχή που πρέπει να γίνει είναι ότι η σχεδιασμένη περιοχή είναι βρεγμένη.. CZR, HR, CZS and HS : Ο CZR είναι ο λόγος της σκληρότητας προς το ύψος της κομοστέγης, όταν το ύψος είναι μεγαλύτερο από το HR και όταν η κομοστέγη είναι κλειστή (LAITLPC). Το CZS είναι ο λόγος της σκληρότητας προς το ύψος της κομοστέγης όταν αυτό είναι μικρότερο από το HS και η κομοστέγη κλειστή. Ο CZR ρυθμίζεται στα 0,05 cm και ο HR στα 10 cm. Ο CZS στα 0,13 cm και ο HR στo 1 cm. DENSEF : Πυκνότητα κομοστέγης με τιμές από 0 μέχρι 1 (αδιάστατο μέγεθος). Το DENSEF είναι πολλαπλασιαστής (διορθωτής) των MAXLAI, CS, MXRTLN και MXKPL και έτσι μειώνει τους LAI, SAI, RTLEN και αυξάνει τον RPLANT. Χρησιμοποιείται για να 79

88 προσομοιάσει φυτά με πυκνότερη ή αραιότερη κομόστεγη συγκρινόμενα με την αρχική. Η μεταβλητή είναι σταθερή κατά τη διάρκεια του χρόνου. Συνήθως παίρνει τιμή ίση με 1 και πιθανόν ποτέ μικρότερη από 0,05. LPC : Ελάχιστος LAI που καθορίζει την κλειστή κομοστέγη (αδιάστατο μέγεθος). Ο LPC είναι ο σχεδιασμένος LAI πάνω από τον οποίο η κομοστέγη ορίζεται ως κλειστή, συμφωνά με τους Shuttleworth and Walloee (1985) και τις αντίστοιχες εξισώσεις. Ο LPC ρυθμίζεται στην τιμή 4. NN : Παράγοντας εξάλειψης διασποράς ανέμου (αδιάστατο μέγεθος). Ο NN είναι ο παράγοντας εξάλειψης της κομοστέγης για τον άνεμο και τη διασπορά/διάχυση. Ο NN ρυθμίζεται στην τιμή 2,5 συμφωνά με τους Shuttleworth and Gurney (1990). Οι Federer et al (1995) αποδεικνύουν ότι ο ΡΕ είναι αμετάβλητος από την τιμή η, αλλά δεν δοκιμάζουν διάσπαρτες κομοστέγες σε υγρό κλίμα. RHOTP: Λόγος της συνολικής φυλλικής επιφανείας προς τη σχεδιασμένη περιοχή (αδιάστατο μέγεθος). Παίρνει τιμή ίση με 2 για τα πλατύφυλλα και με εύρος 2-π αντίστοιχα για τις πλατιές πευκοβελόνες και τις κυλινδρικές. Ρυθμίζεται στο 2. Η διαφορά ανάμεσα στο 2 και στο 3 είναι γενικά μηδαμινή. R5 : Ηλιακή ακτινοβολία στην οποία η αγωγιμότητα των στομάτων είναι η μισή της τιμής της στο RM (w/m 2 ). Εύρος τιμών : w/m 2 για τα περισσότερα είδη. Το BROOK 90 ρυθμίζει το RS στην τιμή 100 w/m 2 ως αποτέλεσμα όλων των τύπων κάλυψης επειδή τα διαθέσιμα δεδομένα είναι ανεπαρκή για να περιγράψουν το R5 μέσω του τύπου κάλυψης (Korner, 1994). RM : Μέγιστη ηλιακή ακτινοβολία στην οποία FR=1 (w/m 2 ). Το RM είναι η ονομαστική μέγιστη ηλιακή ακτινοβολία στο φύλλο, που χρησιμοποιείται για τον υπολογισμό της αγωγιμότητας του φύλλου. Ρυθμίζεται στην τιμή 100 w/m 2. GLMIN: Ελάχιστη αγωγιμότητα του φύλλου (w/s). Είναι η μέση αγωγιμότητα του φύλλου κατά τη διάρκεια της νύχτας ή η αγωγιμότητα όταν τα στοματά είναι κλειστά. Η τιμή της χρησιμοποιείται για όλη την ημέρα όταν η μέση ημερησία θερμοκρασία είναι κάτω από την TL ή πάνω από την ΤΗ. Αν GLMIN=0 τότε χρησιμοποιείται η τιμή του 0,00001 προκειμένου να αποφευχθεί πιθανή μηδενική διαίρεση. Το GLMIN ρυθμίζεται στην τιμή 0,0003 m/sec. CVPD : Έλλειμμα ατμοσφαιρικής πίεσης στο οποίο η στοματική αγωγιμότητα μειώνεται στο μισό (kpa). Τιμές του CVPD ανάμεσα στο 0,5 και 2 kpa συναντώνται γενικά στη βιβλιογραφία. Στο BROOK 90, το CVPD ρυθμίζεται στα 2kPa για όλους τους τύπους κάλυψης. Μια πολύ υψηλή τιμή θα είχε επιπτώσεις στην ατμοσφαιρική πίεση. Τιμές μικρότερες του 1 kpa πιθανόν να επηρεάζουν την μεταβλητή περισσότερο. Μετά τον GLMAX, αυτή η μεταβλητή έχει την αμέσως μεγαλύτερη επίδραση στη διαπνοή. Δυστυχώς υπάρχουν λιγοστά δεδομένα σχετικά με τον τρόπο που αυτή μεταβάλλεται μεταξύ των ειδών (Korner, 1994). 80

89 RTRAD : Μέση ακτίνα ρίζας (mm). Είναι η μέση ακτίνα των λειπών ριζών ή αυτών που απορροφούν νερό. Σχετίζεται μονό με τη διαπνοή από ξηρό έδαφος. Ρυθμίζεται στα 0,35mm. NOOUTF: Με μηδενική τιμή επιτρέπει την εκροή από τις ρίζες, ενώ με τιμή ίση με 1 δεν εμφανίζεται καθόλου εκροή. Όταν ρυθμίζεται στο 1, προστατεύει την εκροή από τις ρίζες των φυτών στο έδαφος όταν αυτό είναι ξηρό. Όταν NOOUTF=0 επιτρέπει τέτοια εκροή ώστε το νερό να μπορεί να μετακινηθεί από υγρά εδαφικά στρωματά σε ξηρά μέσω των ριζών. CCFAC : Παράγοντας για συγκέντρωση χιονιού (MJ m -2 d -1 K -1 ). Είναι ημερήσιος παράγοντας για συγκέντρωση χιονιού, για ημέρα σε μήκος 0,5d. Ελέγχει την ισορροπία ενεργείας χιονιού όταν η ΤΑ είναι μικρότερη από 0 ο C. Υψηλότερες τιμές κάνουν τη θερμοκρασία του χιονιού μεγαλύτερη σε σχέση με την θερμοκρασία αέρα. Η ευαισθησία της τήξεως χιονιού στην μεταβλητή CCFAC είναι μικρή εκτός αν η CCFAC είναι μικρότερη από 0,05 MJ m -2 d -1 K -1. Όταν CCFAC=0 δεν υπάρχει χιόνι και η θερμοκρασία χιονιού είναι πάντα 0 ο C. H CCFAC ρυθμίζεται στα 0,3 MJ m -2 d -1 K -1.. LAIMLT : Εξαρτάται από την επίδραση της τήξης του χιονιού στον LAI (αδιάστατο μέγεθος). Η τήξη έχει γραμμική σχέση με τον εκθέτη (-LAIMLT x LAI), έτσι η τήξη μειώνεται εκθετικά όσο ο LAI αυξάνει. O LAIMLT ρυθμίζεται στην τιμή 0,2, η οποία κάνει τον εκθετικό παράγοντα 1,0-0,67-0,45 και 0,30 για LAI = 0, 2, 4 και 6 αντίστοιχα. SAIMLT : Η επίδραση της τήξης του χιονιού στον SAI (αδιάστατο μέγεθος). Η τήξη έχει γραμμική σχέση με τον εκθέτη (-SAIMLT x SAI), έτσι η τήξη μειώνεται εκθετικά όσο ο SAI αυξάνεται. Ρυθμίζεται στην τιμή 0,5. Με SAIMLT=0,5 και LAIMLT=0,2 η τήξη στα φυλλοβόλα δάση (LAI=0, SAI=0,7) είναι 0,70 φορές μεγαλύτερη από ότι στα ανοικτά και αντίστοιχα η τήξη στα δάση κωνοφόρων (LAI=6, SAI=0,7) είναι 0,21 φορές μεγαλύτερη από ότι στα ανοιχτά (Federer et al, 1973b), γενικεύοντας τους λογούς στη βιβλιογραφία σε 0,5 για φυλλοβόλα/ανοικτά και 0,25 για κωνοφόρα/ανοικτά. GRMLT : Ρυθμός τήξης επιφανειακού χιονιού (mm/d). Είναι ο σταθερός ρυθμός τήξης του βαθύτερου στρώματος χιονιού επειδή μεταφέρεται εδαφική θερμότητα στο χιόνι. Η παράμετρος ελέγχει την μικρή απορροή κατά τη διάρκεια περιόδων του χειμώνα με χιόνι. Το BROOK90 αποδέχεται ότι δεν υπάρχει ποτέ παγωμένο έδαφος. Ο GRMLT ρυθμίζεται στα 0,35 mm/d από το Hubbard Brook (Federer, 1965). MAXLQF : Μέγιστο κλάσμα νερού σε υγρή μορφή προερχόμενο από χιόνι (αδιάστατο μέγεθος). Είναι το κλάσμα νερού σε υγρή μορφή από το χιόνι στο οποίο το νερό αποστραγγίζεται. Ρυθμίζεται στην τιμή 0,05 που είναι η καταλληλότερη σε περιβάλλοντα με χιόνι. SNODEN : Πυκνότητα χιονιού (mm/mm). Είναι η πυκνότητα χιονιού ή ο λόγος του περιεχόμενου νερού προς το βάθος. Χρησιμοποιείται μόνο για να διορθώσει τον δείκτη φυλλικής επιφανείας και τον δείκτη μισχικής επιφανείας όπου το κλάσμα αυτών βρίσκεται 81

90 πάνω από το χιόνι. Δεν μεταβάλλεται με τον χρόνο ή την ωριμότητα του χιονιού στο BROOK90. Ρυθμίζεται στην τιμή 0,3. ZOS : Παράμετρος πυκνότητας επιφανείας χιονιού (m). Χρησιμοποιείται στη θέση του ZOG όταν υπάρχει χιόνι στο έδαφος. Ρυθμίζεται στην τιμή των 0,001 m. Ισχύει ZOGS=ZOS όταν υπάρχει χιόνι και ZOGS=ZOG όταν δεν υπάρχει. ZW : Ύψος οπού ο αέρας μετρήθηκε σε μετεωρολογικό σταθμό (m). Το ZW είναι το ύψος πάνω από το έδαφος στο οποίο μετρήθηκε η ταχύτητα του ανέμου (UW). Ρυθμίζεται στα 10m. Οι μεταβλητές ZW, FETCH, και ZOW δεν πρέπει να αλλάζουν εκτός αν είναι γνωστά τα στοιχειά σχετικά με την ταχύτητα του ανέμου στο μετεωρολογικό σταθμό. ZΜΙΝΗ : Αναφέρεται στο ύψος για μετεωρολογικά δεδομένα πάνω από το ύψος κομοστέγης (m). ΖΑ=ZΜΙΝΗ + RELHT x MAXHT. Το ΖΑ μπορεί να μεταβάλλεται εποχιακά. ΤΟ ZΜΙΝΗ ρυθμίζεται στην τιμή των 2 m. WNDRAT : Λόγος της μέσης ταχύτητας του ανέμου κατά τη διάρκεια της ημέρας προς τη μέση ταχύτητα κατά τη διάρκεια της νύχτας (αδιάστατο μέγεθος). Ρυθμίζεται στην τιμή 0,3. Η τιμή βασίζεται στα δεδομένα του Hubbard Brook και μπορεί να αλλάξει αν μια καλύτερη τιμή είναι γνωστή. C1 and C2 : Συγκράτηση και κλίση γραμμικής σχέσης ανάμεσα στο λόγο της πραγματικής και πιθανής ηλιακής ακτινοβολίας κατά τη διάρκεια τής ημερήσιας ηλιοφάνειας. Το C1 ρυθμίζεται στο 0,25 και το C2 στο 0,5 συμφωνά με τον Brutsoert (1982). C3: Λόγος της καθαρής ακτινοβολίας μεγάλων κυμάτων για νεφελώδη ουρανό προς την καθαρή ακτινοβολία μεγάλων κυμάτων για καθαρό ουρανό. RSSA : Αντίσταση εδαφικής εξάτμισης (εξάτμιση υγρασίας του εδάφους) της υδατοικανότητας (s/m). Είναι η αντίσταση εδαφικής επιφανείας στην εδαφική εξάτμιση της υδατοικανότητας όπως ορίζεται από το PSIF. Δεν υπάρχουν πληροφορίες στον τρόπο που η παράμετρος μεταβάλλεται με τά χαρακτηριστικά της επιφανείας του εδαφικού στρώματος, ειδικά για τα δάση. Ρυθμίζεται στην τιμή των 500 s/m συμφωνά με τους Shtteleworth and Gurney (1990). RSSB : Δείκτης σχετικός με την αντίσταση του εδάφους στην εξάτμιση και στο δυναμικό του εδαφικού νερού (PSIM) στο ανώτερο στρώμα (αδιάστατο μέγεθος). Δεν υπάρχουν πληροφορίες για τον τρόπο που η παράμετρος ποικίλλει (μεταβάλλεται). Ρυθμίζεται στην τιμή του 1 που είναι αρκετά ικανοποιητική. Για εξάλειψη του SLVP και του RSSB ρυθμίζεται στο μηδέν. DTIMAX : Μέγιστο χρονικό βήμα επανάληψης (d). Ρυθμίζεται στα 0,5d που η τιμή αυτή υποχρεώνει σε τουλάχιστον 2 επαναλήψεις ανά ημέρα. Είναι η μεγαλύτερη τιμή που δύναται να χρησιμοποιηθεί. Μικρότερες τιμές ανάμεσα στα 0,01d και 0,001d θα υποχρεώσουν σε πολλές επαναλήψεις ανά ημέρα. Ωστόσο, μια διαδρομή με τέτοιες μικρές τιμές DTIMAX διαρκεί πολύ χρόνο. 82

91 DSWMAX : Μέγιστη επιτρεπόμενη αλλαγή εδαφικής υγρασίας για κάθε εδαφικό στρώμα κατά τη διάρκεια της επανάληψης (% ποσοστό). Ρυθμίζει τη μέγιστη αλλαγή στην υγρασία του εδάφους ή το κλάσμα κορεσμού (SWATI/SWATMX) που επιτρέπεται για κάθε στρώμα σε μια επανάληψη. Ρυθμίζεται στην τιμή 2%. DPSIMX : Ελάχιστη πιθανή διαφορά που αναφέρεται στην ομοιόμορφη διήθηση του εδαφικού νερού (kpa). Δεν υπάρχει κάθετη (κατακόρυφη) ροή ανάμεσα στα εδαφικά στρωματά των οποίων τα δυναμικά διαφέρουν λιγότερο από το DSIPMAX. Αυτό μειώνει την περιοδική μεταβολή που προέρχεται από απορροές που είναι το αποτέλεσμα μεγάλων αγωγιμοτήτων και μεγάλων χρονικών βημάτων, αλλά μικρών παραγόντων. Ο αριθμός των επαναλήψεων που χρησιμοποιείται δεν είναι γραμμικά σχετικός με τις 3 παραμέτρους επανάληψης : DSPIMX, DSWMAX, DTIMAX. Η συλλογή τιμών εξαρτάται από αν ο χρηστής θέλει μηνιαία ή ετησία σύνολα ή ενδιαφέρεται για μικρότερα χρονικά βήματα. Γενικά, γρηγορότερες διαδρομές προκύπτουν με χρήση λιγότερων και πυκνών εδαφικών στρωμάτων παρά με χρήση μεγάλων τιμών του SWAM και του DPSIMX. Η παράμερος ρυθμίζεται στα 0,01 kpa Αρχικές παράμετροι SNOW : Ισοδύναμη ποσότητα νερού του χιονιού (mm). Η συγκεκριμένη παράμετρος υποθέτει ότι δεν υπάρχει νερό σε υγρή μορφή στους 0 o C. Τα αποτελέσματα της αρχική τιμής μπορούν να διαρκέσουν από μέρες ως μήνες. GWAT : Απόθεμα εδαφικού νερού κάτω από τα εδαφικά στρώματα (mm). Τα αποτελέσματα της αρχική τιμής μπορούν να διαρκέσουν από μέρες ως μήνες. Η τιμή μηδέν μπορεί να χρησιμοποιείται πάντα, αλλά θα υπάρχει χαμηλή τιμή αρχικά για την παράμετρο GWATIN αν η GSC είναι μικρή. Ιδανικά ο πρώτος χρόνος μιας διαδρομής θα έπρεπε να απορριφθεί ώστε η αρχική τιμή να γίνει ανεξάρτητη. INTR και INTS : Ποσό υδατοσυγκράτησης βροχής και χιονιού (mm). PSIM : Δυναμικό εδαφικού νερού για ένα εδαφικό στρώμα (kpa). Στην κωδικοποίηση το PSIMN είναι η αρχική τιμή. Το BROOK90 χρησιμοποιεί υδατικό δυναμικό παρά περιεχόμενη υγρασία ως αρχική μεταβλητή, επειδή το υδατικό δυναμικό είναι το λιγότερο μεταβλητό ανάμεσα στα στρώματα σε δεδομένη χρονική στιγμή. Τα αρχικά υδατικά δυναμικά για όλα τα στρώματα στην ίδια τιμή είναι κατάλληλα ακόμη και όταν η εδαφική σύσταση διαφέρει μεταξύ των στρωμάτων ευρέως. Επιπλέον, το αρχικό δυναμικό δεν είναι απαραίτητο να μεταβληθεί όταν το πάχος στρώματος και οι ιδιότητες έχουν αλλάξει. Αν το έδαφος είναι σχετικά υγρό, η επίδραση των αρχικών τιμών PSIM διαρκεί μόνο μερικές μέρες. Ο ορισμός αρχικά του PSIM=PSIF μπορεί να είναι κατάλληλος όταν η παράμετρος PSIF ορίζεται στην υδατοικανότητα. 83

92 5.1.6 Παράμετροι βλάστησης ALB and ALBSN : Λευκαύγεια (Albedο) ή επιφανειακή αντανακλαστικότητα χωρίς ή με χιόνι στο έδαφος αντίστοιχα. Χρησιμοποιούνται για να υπολογίσουν καθαρή ακτινοβολία από ηλιακή ακτινοβολία. Η λευκαύγεια (albedo) δεν μεταβάλλεται με το χρόνο στο BROOK 90. Το ALB γενικά κυμαίνεται από 0,1 σε γυμνό έδαφος και νερό μέχρι 0,3 για βλάστηση. Το ALBSN κυμαίνεται από 0,1 σε ορισμένα δάση μέχρι 0,9 για νωπό χιόνι. Στο BROOK 90 το ALBSN επηρεάζει μόνο την υδατοσυγκράτηση και τη διαπνοή, αλλά όχι την εξάτμιση χιονιού και την ισορροπία ενεργείας χιονιού. KSNVP : Πολλαπλασιαστής (διορθωτής) ώστε να μειώνει την εξάτμιση χιονιού (αδιάστατο μέγεθος). Ο KSNVP είναι παράγοντας διόρθωσης απαραίτητος για την εξάτμιση χιονιού (SNVP) ώστε να μειώνει την τιμή του. Είναι ο μοναδικός αυθαίρετος παράγοντας αντιγραφής στο BROOK90 και είναι απαραίτητος γιατί οι αντιστάσεις αεροδυναμικής Shuttleworth- Gurney όπως διορθώνονται για τον SAI, είναι πολύ μικρές ώστε να αποδώσουν αξιόλογη εξάτμιση χιονιού από τα δάση. Για εξάλειψη του SNVP ρυθμίζεται το KSNVP στο μηδέν. ZOG : Σκληρότητα εδαφικής επιφανείας (m). Είναι η παράμετρος σκληρότητας της επιφανείας του εδάφους κάτω από την κομοστέγη. Ελέγχει την ποσότητα θυελλώδους μεταφοράς επιφανείας εδάφους και έτσι την εδαφική εξάτμιση. Η τιμή του δεν έχει σημασία, αλλά γενικά κυμαίνεται μεταξύ λίγων εκατοστών. Γενικά ισχύει: ZOGS=ZOS όταν υπάρχει το χιόνι και ZOGS=ZOG όταν δεν υπάρχει χιόνι. MAXHT : Μέγιστο ύψος κομοστέγης για το έτος (m). Είναι το μέγιστο ύψος για το έτος ως μέσο ύψος των ψηλότερων δένδρων. Το πραγματικό ύψος κομοστέγης είναι το HEIGHT=MAXHTxRELHT(DOY) SNODEP και μπορεί να ποικίλλει στη διάρκεια του έτους. Απαγορεύεται το ύψος (HEIGHT) να είναι μικρότερο από 0,01m. MAXLAI : Μέγιστος προγραμματισμένος LAI για το έτος (m 2 /m 2 ). Πολλές κλειστές κομοστέγες έχουν MAXLAI περίπου 6. Απαγορεύεται το LAI να είναι μικρότερο από 0,00001 ώστε να αποφευχθούν μηδενικές διαιρέσεις. MXRTLN : Μέγιστο μήκος λεπτών ριζών ανά μονάδα εδαφικής περιοχής (m/m 2 ). Το συνολικό μήκος ρίζας ανά μονάδα επιφανείας (RTLEN) είναι το: MXRTLNxRELHTxDENSEF. Το MXRTLN χρησιμοποιείται για να υπολογίζεται η αντίσταση ριζοσφαιρας και είναι σημαντικό όταν το έδαφος είναι ξηρό ή οι ρίζες διάσπαρτες (αραιές). Οι τιμές του δεν είναι συχνές στην βιβλιογραφία, ειδικά για τα δάση. Ο Newman (1974) ανέφερε ένα εύρος των m/m 2 για 5 δασικά φυτά. Ο Safford (1974) βρήκε λεπτές μάζες ριζών 1200 g/m 2 για τα northern hardwoods και οι Safford και Bell (1972) βρήκαν 700 g/m 2 για τη λευκή ερυθρελάτη με μέση διάμετρο 0,7 mm και πυκνότητα 0,5 g/cm 3 και γίνονται 6200 και 3600 m/m 2. Για εξάλειψη του TRAN, το MXRTLN μηδενίζεται. MXKPL : Μέγιστη αγωγιμότητα φυτού (mm d -1 MPa -1 ). Η εσωτερική αντίσταση στην απορροή νερού μέσω φυτών RPLANT = 1/(MXKPL x RELHT x DENSEF). Ο MXKPL είναι ο 84

93 κύριος ελεγκτής της διαθεσιμότητας εδαφικού νερού και είναι ιδιότητα όλων των φυτών σε μια μονάδα επιφανείας. Όταν η κομοστέγη είναι στο μέγιστο εποχιακό LAI και ύψος, όταν το έδαφος είναι υγρό ώστε το εδαφικό νερό είναι μηδέν και όταν το δυναμικό νερού στο φύλλο είναι στην κρίσιμη τιμή του PSICR, τότε ο MXKPL είναι ο ρυθμός διαπνοής που διαιρείται από το PSICR. Το MXKPL κυμαίνεται από 7 μέχρι 30 mm d -1 MPa -1 για διάφορους τύπους βλάστησης. Ο ρυθμός διαπνοής του 0,5 mm/hr σε παράγοντα -1,5 MPa είναι τυπικός, δίνοντας MXKPL= 8 mm d -1 MPa -1. Ο MXKPL ελέγχει τον ρυθμό προμήθειας νερού στα φύλλα και έτσι τη διαπνοή όταν η προμήθεια εδαφικού νερού είναι περιορισμένη. Μειώνοντας το MXKPL το νερό στο έδαφος γίνεται λιγότερο διαθέσιμο και έτσι μειώνεται η πραγματική διαπνοή κάτω από το δυναμικό διαπνοής στο υψηλότερο περιεχόμενο εδαφικό νερό. FXYLEM : Κλάσμα αντίστασης φυτού στο ξύλεμα. Είναι το κλάσμα εσωτερικής αντίστασης στη ροή του νερού στο ξύλεμα που υποτίθεται ότι βρίσκεται πάνω από το έδαφος. Η αντίσταση που απομένει βρίσκεται στις ρίζες και εκεί διανέμεται μεταξύ εδαφικών στρωμάτων στα οποία αναπτύσσονται ρίζες. Αυξάνοντας το FXYLEM μειώνεται η εξάρτηση της αναρρόφησης του στρώματος στην πυκνότητα των ριζών στο στρώμα και έτσι πραγματοποιείται διαπνοή ομοιόμορφα (ανάλογα) με το βάθος. Το FXYLEM πιθανόν πρέπει να είναι μηδενικό για μικρές κομοστέγες και αυξάνει γραμμικά με στην τιμή 0,5 για δάση με MAXHT=25m. Ποικίλλει από 0 μέχρι 1. Όταν το FXYLEM=1 ρυθμίζεται στο 0,99. CS : Λόγος του προγραμματισμένου δείκτη μισχικής επιφάνειας προς το ύψος κομοστεγών όταν DENSEF=1 (m -1 ). SAI=CSxHEIGHTxDENSEF. Υψηλή τιμή του CS και μικρή από το MAXHT μπορεί να χρησιμοποιηθούν σε αποψιλωτικές υλοτομίες. PSICR : Ελάχιστο πιθανό νερό στο φύλλο του φυτού (ΜPa). Είναι το κρίσιμο δυναμικό, του φύλλου στο οποίο κλείνουν τα στόματα. Το BROOK90 αποδέχεται ότι η διαπνοή περιορίζεται από το δυναμικό διαπνοής (PTRAN) ώσπου η αναρρόφηση νερού στο δυναμικό νερού του φυτού (PSICR) να είναι μικρότερο από το PTRAN. Το PSICR αναφέρεται ως το δυναμικό νερού στο σημείο απώλειας σπαργής. Ποικίλλει από -1,5 εως -3 MPa για τα περισσότερα είδη και εξαρτάται από αυτά. GLMAX : Μέγιστη αγωγιμότητα φύλλου (m/sec). Είναι η μέγιστη αγωγιμότητα όταν τα στόματα είναι πλήρως ανοικτά. Είναι η συνολική αγωγιμότητα όλων των πλευρών του φύλλου ή της βελόνας που βασίζεται στη σχεδιασμένη φυλλική επιφάνεια. Ελέγχει το δυναμικό διαπνοής και έχει εύρος τιμών 0,2 2 cm/sec. Η αγωγιμότητα αυτή μειώνεται με το χαμηλό φως, χαμηλή ή υψηλή θερμοκρασία και έλλειμμα ατμοσφαιρικής πίεσης στον υπολογισμό της αντίστασης κομοστέγης (RSC) και έτσι στο δυναμικό διαπνοής (PTRAN). LWIDTH : Μέσο πλάτος φύλλου (m). Είναι το μέσο πλάτος (γενικά η δεύτερη μικρότερη διάσταση) που χρησιμοποιείται για να καθορίσει την οριακή αντίσταση του φύλλου RAC. CR : Παράγοντας εξάλειψης για φωτοσυλεκτική πραγματική ακτινοβολία στην κομοστέγη. Οι τιμές κυμαίνονται από 0,5 έως 0,7, ενώ τιμές που βρίσκονται εκτός αυτών των ορίων 85

94 πρέπει να λαμβάνονται με προσοχή. Το CR μπορεί να καθοριστεί από την ικανότητα μεταβίβασης κομοστέγης ως CR = -(lnt)/(lp + Sp). Για κομοστέγη με Lp=6 και Sp=0,7 η διείσδυση PAR στο έδαφος με τιμή 1,3% και 5% δίνει Cr=0,69, 0,52 και 0,45 αντίστοιχα. Χρησιμοποιώ τις τιμές CR του 0,5 για δάση κωνοφόρων 0,6 για δάση πλατύφυλλων και 0,7 για χαμηλή βλάστηση. Το CR επιπλέον χρησιμοποιείται για υπολογισμό της εξάλειψης της καθαρής ακτινοβολίας. ΤΗ, Τ1, Τ2 and TL : Θερμοκρασίες ελέγχου όταν τα στοματά είναι κλειστά ( ο C). Οι ΤΗ, Τ1, Τ2 και ΤL εκφράζουν τη μείωση της αγωγιμότητας του φύλλου που προκαλείται από υπό ευνοϊκή θερμοκρασία. Όταν η μέση θερμοκρασία για την ημέρα (ΤΑ) είναι μικρότερη από την ΤL ή μεγαλύτερη από την ΤΗ, τα στόματα είναι κλειστά και εφαρμόζεται η GLMIN. Όταν η ΤΑ είναι ανάμεσα στις Τ1 και Τ2 δεν υπάρχει κλείσιμο στομάτων συμπεριλαμβανομένης και της υπό ευνοϊκής θερμοκρασίας. Το BROOK90 χρησιμοποιεί μια παραβολική παρεμβολή όταν η ΤΑ είναι ανάμεσα στην ΤL και Τ1 και στην Τ2 και ΤΗ. Αν ΤL=T1 και ΤΗ=Τ2 η αντίδραση θερμοκρασίας είναι αρκετή (ικανοποιητική). Όταν ΤL και Τ1 αποκτούν χαμηλές τιμές και Τ2, ΤΗ πολύ υψηλές δεν υπάρχει επίδραση της θερμοκρασίας στην αγωγιμότητα του φύλλου. Υπάρχουν λίγα δεδομένα σχετικά με την επίδραση της θερμοκρασίας από τα είδη και έτσι είναι δύσκολο να διαχωριστεί από την επίδραση της ατμοσφαιρικής πίεσης (Korner, 1994). Ικανοποιητικές επιλογές είναι οι εξής: ΤL=0 ο C, Τ1=10 ο C, T2=30 ο C και ΤΗ=40 ο C. ROOTDEN : Σχετική πυκνότητα ριζών των λεπτών ή αυτών που απορροφούν για δεδομένο εδαφικό στρώμα (m 3 /m 3 ). Είναι μία ομαδοποίηση από ζεύγη στρωμάτων πάχους (mm) και σχετικής πυκνότητας. Τα στρώματα δεν χρειάζεται να αναφέρονται στα εδαφικά στρώματα και στις εδαφικές παραμέτρους. Το πρόγραμμα χρησιμοποιεί ρίζες από τα στρώματα ROOTDEN ως τα εδαφικά στρώματα. Οι τιμές της πυκνότητας και του πάχους μπορεί να είναι όλες 0. Είναι βολικό να συγκεντροποιηθεί η σχετική πυκνότητα στο ανώτερο στρώμα ίση με 1, αλλά δεν είναι απαραίτητο. Το πραγματικό άθροισμα των τιμών πυκνότητας δεν είναι σχετικό. Μαζί με το FXYLEM αυτή η παράμετρος ελέγχει τη σχετική διαπνοή από κάθε στρώμα. Στα δασικά εδάφη η σχετική πυκνότητα είναι πολύ υψηλή στον ορίζοντα Ο, ενώ η πυκνότητα των λεπτών ριζών στην κορυφή των 5 cm είναι 10 φορές μεγαλύτερη αυτής των 20 cm. 5.2 Περιοχή μελέτης Παράμετροι τοποθεσίας Η υπό μελέτη υδρολογική λεκάνη έχει γεωγραφικό πλάτος 41 ο 05 N (LAT), κλίση 35,30% και η κύρια έκθεση της είναι ανατολική, ωστόσο οι αρκετές πλαγιές των πολλών χαραδρώσεων μπορεί να έχουν και διαφορετική έκθεση. Γενικά οι ανατολικές εκθέσεις δέχονται το ίδιο άθροισμα ακτινοβολίας με τις δυτικές, ωστόσο οι πρώτες θερμαίνονται λιγότερο, διότι τις 86

95 πρωινές ώρες που υπάρχει ηλιοφάνεια, μεγάλο μέρος από την ακτινοβολία που προσπίπτει σ αυτές καταναλίσκεται για την εξάτμιση της πρωινής δρόσου και τη θέρμανση του εδάφους που ψύχθηκε και κατά τη διάρκεια της νύχτας. Σύμφωνα με την τιμή που έχει υπολογιστεί για την κλίση, τα εδάφη παρουσιάζουν μέτρια (21-35%) προς ισχυρή (36-50%) κλίση (Ντάφης, 1986). Η επίδραση της κλίσης συνδέεται στενά με εκείνη της έκθεσης π.χ σε νότιες εκθέσεις όσο ισχυρότερη είναι η κλίση τόσο περισσότερο θερμαίνεται το έδαφος, ενώ εντείνεται η εξάτμιση του εδαφικού νερού και η διαπνοή των φυτών. Στις βορεινές πλαγιές όσο ισχυρότερη είναι κλίση τόσο ψυχρότερο και υγρότερο γίνεται το έδαφος. Η παράμετρος ESLOPE προσδιορίζει την επίδραση της κλίσης στην εξατμισοδιαπνοή και την τήξη του χιονιού, κάτι το οποίο δεν μπορεί να προσδιοριστεί με ακρίβεια και στην περίπτωση αυτή τίθεται η τιμή μηδέν στο μοντέλο. Αντίστοιχα η παράμετρος ASPECT εκφράζει την επίδραση της κλίσης στην προσπίπτουσα ακτινοβολία και όταν ESLOPE=0, τότε και ASPECT=0. Η παράμετρος RSTEMP προσδιορίζει τη θερμοκρασία σε ο C για τη μετάβαση του χιονιού σε υγρή μορφή η οποία τίθεται -0,5, όταν δεν υπάρχουν ακριβή δεδομένα. Η παράμετρος MELFAC εκφράζει τον παράγοντα τήξης του χιονιού και η τιμή 1,5 είναι ικανοποιητική αρχική τιμή και αποτελεί ελάχιστη τιμή σύμφωνα με τους Federer et al. Η διάρκεια της μέσης ημερήσιας βροχόπτωσης του μήνα (DURATN) είναι ίση με 4 hr που αποτελεί ικανοποιητική προσέγγιση όταν δεν υπάρχουν γνωστές τιμές. Πίνακας 5.1: Παράμετροι τοποθεσίας υδρολογικής λεκάνης Παράμετροι Τιμές LAT Γεογραφικό πλάτος 41 ο 05 ESLOPE Κλίση έκθεση 0 ASPECT Έκθεση 0 RSTEMP Θερμοκρασία τήξης χιονιού -0,5 MELFAC Παράγοντας τήξης χιονιού -1,5 DURATN Διάρκεια μέσης ημερήσιας βροχόπτωσης του μήνα 4 RELHT Ημέρα του χρόνου ύψος κομοστέγης RELLAI Ημέρα του χρόνου δείκτης φυλλικής επιφάνειας Η παράμετρος RELHT περιέχει 10 ζεύγη, καθένα από τα οποία αποτελείται από μία ημέρα του χρόνου και το σχετικό ύψος της κομοστέγης και οι τιμές που παίρνει είναι από 0 μέχρι 1. Εκφράζει δηλαδή την αύξηση της βλάστησης στο διάστημα του χρόνου. Όταν η τιμή του RELHT είναι διαφορετική της μονάδας, χρησιμοποιείται για κάλυψη βλάστησης από ποώδη φυτά. Δεδομένου ότι η βλάστηση στην υπό μελέτη υδρολογική λεκάνη παρουσιάζει 87

96 ικανοποιητική βλάστηση επιλέγονται δύο ημέρες του χρόνου, στις οποίες δίνεται η τιμή 1. Αντίστοιχα ο δείκτης RELLAI περιέχει και αυτός 10 ζεύγη που καθένα από τα οποία αποτελείται από μία ημέρα του χρόνου και το δείκτη φυλλικής επιφάνειας και οι τιμές που παίρνει είναι επίσης από 0 μέχρι 1. Εκφράζει δηλαδή τη μεταβολή του δείκτη φυλλικής επιφάνειας σε σχέση με την εποχή του χρόνου. Στην περιοχή μελέτης υπάρχει τόσο αειθαλή όσο και φυλλοβόλα είδη, έτσι επιλέγονται κάποιες ημέρες του χρόνου με χαμηλό δείκτη φυλλικής επιφάνειας (φθινοπωρινή χειμερινή περίοδος) και κάποιες ημέρες με υψηλό δείκτη (ανοιξιάτικη καλοκαιρινή περίοδος). Στον πίνακα 5.1 παρουσιάζονται οι τιμές των παραμέτρων τοποθεσίας για την υπό μελέτη υδρολογική λεκάνη Παράμετροι απορροής Σύμφωνα με την ανάλυση των γεωλογικών χαρακτηριστικών της υπό μελέτη υδρολογικής λεκάνης που παρατέθηκε στην ενότητα η στρωματογραφία του εδάφους χαρακτηρίζεται από την ύπαρξη πυκνών εναλλαγών αμμώδους υλικού με μικρούς χάλικες με ταυτόχρονη παρουσία μικρών ενστρώσεων αργιλοϊλύος. Τα στοιχεία αυτά προκύπτουν από γεωλογική μελέτη που έγινε στην περιοχή στα πλαίσια της οποίας πραγματοποιήθηκαν εκσκαφές βάθους 3 m από τις οποίες προέκυψε ότι τα επιφανειακά στρώματα του εδάφους κρίνονται από ημιπερατά ως πολύ διαπερατα. Από τη γενικότερη μελέτη του γεωλογικού υπόβαθρου της περιοχής προκύπτει η ύπαρξη κατακόρυφης διήθηση του νερού, που φτάνει μέχρι τα m βάθος όπου μπορεί να συναντήσει κάποιο αδιαπέρατο εδαφικό στρώμα, ενώ το εδαφικό βάθος όπου η διήθηση διαχέεται σε μεγάλη επιφάνεια εκτιμάται στα 7 m, επομένως η παράμετρος IDEPTH είναι ίση με 700mm και επειδή το διηθούμενο νερό κατανέμεται ανομοιόμορφα στα εδαφικά στρώματα η παράμετρος INFEXP παίρνει τιμή 1. Όπως διαπιστώθηκε το κλάσμα της εδαφικής επιφάνειας είναι υδατοδιαπερατό και κατά συνέπεια επιτρέπει τόσο τη διήθηση του νερού όσο και την υπεδάφια απορροή του, με αποτέλεσμα να η παράμετρος IMPERV να παίρνει την τιμή 0,01. Η διαπερατότητα του εδάφους σε συνδυασμό με τις πολλές και έντονες χαραδρώσεις που υπάρχουν στην περιοχή δημιουργούν αρκετές ενελλακτικές διόδους για την κίνηση του νερού, με αποτέλεσμα ο παράγοντας BYPAR να παίρνει την τιμή 1. Το βάθος στο εδάφους στο οποίο κινείται το νερό το οποίο μπορεί να συμμετέχει στην απορροή, θεωρείται για την περιοχή μελέτης ίσο με το βάθος πλευρικής διάχυσης του διηθούμενου νερού, δηλαδή 7 m ή 700 mm. Οι παράμετροι QFPAR και QFFC παίρνουν τις τιμές 0,3 και 0,2 αντίστοιχα που προτείνονται από το μοντέλο και προσομοιάζουν καλύτερα το υδρογράφημα της απορροής του νερού σε περίπτωση καταιγίδας. Η περιοχή που βρίσκεται η υδρολογική λεκάνη χαρακτηρίζεται ως ημιορεινή ορεινή, ενώ η μέση κλίση της υπολογίστηκε περίπου στο 35%, γεγονός που σημαίνει ότι καταγράφεται απορροή σε κεκλιμένο επίπεδο και κατά 88

97 συνέπεια η παράμετρος LENGTH δεν είναι μηδέν και συγκεκριμένα παίρνει την τιμή 100 m η οποία αποτελεί την καταλληλότερη με βάση το μοντέλο, ενώ στην παράμετρο DSLOPE τίθεται η τιμή 20 μοίρες που προκύπτει από τη μέση κλίση της λεκάνης. Όπως αναφέρθηκε στην περιοχή υπάρχει κατακόρυφη διήθηση του νερού υπό την επίδραση της βαρύτητας και αποστράγγιση των επιφανειακών εδαφικών στρωμάτων, οπότε ο παράγοντας DRAIN παίρνει τιμή 1. Πίνακας 5.2: Παράμετροι απορροής υδρολογικής λεκάνης IDEPTH INFEXP IMPERV BYPAR QDEPTH QFPAR QFFC LENGTH DSLOPE DRAIN GSC GSΡ Παράμετροι Βάθος του εδάφους πάνω από το οποίο η διήθηση διανέμεται σε μεγάλη επιφάνεια Διήθηση που καθορίζει την κατανομή του νερού σε βάθος Κλάσμα εδαφικής επιφάνειας που είναι υδατοδιαπερατή Δυνατότητα απορροής από εναλλακτικές διόδούς Βάθος εδάφους για υπολογισμό του ρυθμού απορροής από την πηγή Κλάσμα περιεχόμενης υγρασίας ανάμεσα στην υδατοικανότητα του εδάφους και στον κορεσμό Κλάσμα γρήγορης απορροής για SRFL και BYFL Μήκος κλίσης για απορροή σε κεκλιμένο επίπεδο Η γωνία του κεκλιμένου επιπέδου των ορεινών εξάρσεων στην επιφάνεια των οποίων απορρέει το νερό Αποστράγγισης από το χαμηλότερο εδαφικό στρώμα ως την αποστράγγιση του επιφανειακού νερού Κλάσμα αποθέματος εδαφικού νερού που μεταφέρεται με την εδαφική απορροή και την απόσταξη εις βάθος κάθε μέρα, Κλάσμα απορροής εδαφικού νερού που προέρχεται από το GSC και οδηγείται σε βαθιά απόσταξη (SEEP) και δεν προστίθεται στην απορροή (FLOW) Τιμές , ,3 0, Στην περιοχή μελέτης από γεωτρήσεις που έχουν γίνει έχει καταγραφεί η ύπαρξη υπόγειων υδροφορέων σε αρκετά μεγάλο βάθος στα ορεινά και μικρότερο στο στόμιο του χειμάρρου, με αποτέλεσμα από το νερό που διεισδύει στο έδαφος στις ορεινές περιοχές ένα μικρό μέρος καταλήγει στους εν λόγω υδροφόρους ορίζοντες, ενώ το μεγαλύτερο μέρος είτε 89

98 εξατμίζεται από τα επιφανειακά στρώματα του εδάφους, είτε συμμετέχει στην απορροή του νερού. Επομένως οι παράμετροι GSC και GSΡ παίρνουν τιμή μηδέν Παράμετροι εδάφους Το πάχος των εδαφικών στρωμάτων στην περιοχή εκτιμάται σε ένα λεπτό επιφανειακό μικρότερο από 50 mm, άλλα επειδή το μοντέλο θέτει τον όρο τα εδαφικά στρώματα να μην έχουν βάθος μικρότερο από 50 mm, λαμβάνεται αυτή η τιμή. Από τις εκσκαφές των γεωλογικών σκαμμάτων που έγιναν στην περιοχή παρατηρείται μία έντονη εναλλαγή των εδαφικών υλικών, γεγονός που επιβάλει την ύπαρξη πολλών εδαφικών στρωμάτων με μικρή πυκνότητα στο προφίλ του εδάφους. Έτσι η τιμή των 50 mm λαμβάνεται και για τα υπόλοιπα εδαφικά στρώματα. Από τη γεωλογική ανάλυση των σκαμμάτων προέκυψε η παρουσία χαλικίων στα εδαφικά στρώματα, αλλά σε μικρό ποσοστό με αποτέλεσμα η παράμετρος STONEF να παίρνει την 0,1 η οποία είναι αποδεκτή για δασικά εδάφη. Πίνακας 5.3: Εδαφικές παράμετροι Παράμετροι Τιμές THICK Πάχος των εδαφικών στρωμάτων 50 STONEF Κλάσμα βραχώδους όγκου σε κάθε εδαφικό στρώμα 0,1 PSIF Υδατοϊκανότητα -10 THETAF Ογκομετρικό περιεχόμενο νερού 0,246 THSAT Πορώδες του εδάφους 0,435 BEXP Αρνητική κλίση του λογάριθμού ή εκθέτης στις εξισώσεις των Brooks και Corey, όπως δίνονται από τους Clapp and 4,90 Hornberger 1978 KF Υδραυλική αγωγιμότητα 5,0 WETINF Υγρασία κοντά στο σημείο ξηρασίας του κορεσμού 0,92 Η υδατοϊκανότητα είναι η ποσότητα του νερού που συγκρατεί το έδαφος μετά την απομάκρυνση του διηθητού νερού και την παύση της καθοδικής κίνησης του και εκφράζεται με ποσοστό επί τοις εκατό σε σχέση με το βάθος του εδάφους όταν είναι ξηρό. Αυτό πρακτικά συμβαίνει 2-3 ημέρες μετά τον κορεσμό του εδάφους από το νερό της βροχής (Παπαμίχος, 1996). Για τα αμμώδη εδάφη όπως αυτά της περιοχής μελέτης μία τιμή -10kPa είναι ικανοποιητική. Για τις παραμέτρους THETAF (ογκομετρικό περιεχόμενο νερού), THSAT (πορώδες του εδάφους σε κατάσταση κορεσμού), BEXP (αρνητική κλίση του λογάριθμού ή εκθέτης στις εξισώσεις των Brooks και Corey και KF (υδραυλική αγωγιμότητα) δεν υπάρχουν τιμές και έτσι λαμβάνονται οι τιμές που προτείνονται από το μοντέλο και παρουσιάζονται στον πίνακα

99 Τέλος η παράμετρος WΕTINF που εκφράζει την υγρασία κοντά στο σημείο ξηρασίας του κορεσμού για το εδαφικό στρώμα παίρνει την τιμή 0,92 η οποία μπορεί να χρησιμοποιηθεί για όλα τα εδάφη Παράμετροι φυτοκάλυψης Όπως αναλύθηκε στην ενότητα στην επιφάνεια της λεκάνης απορροής καταγράφεται μία ποικιλομορφία χρήσεων γης, με δασωμένες εκτάσεις, θαμνώνες, χορτολιβαδική βλάστηση και γεωργικές καλλιέργειες. Σχετικά με τα δάση, καταγράφεται βλάστηση αειθαλών κωνοφόρων και φυλλοβόλων πλατυφύλλων, ενώ στους θαμνώνες κυριαρχεί η φυτοκοινωνική διάπλαση του πρίνου. Πίνακας 5.4: Παράμετροι βλάστησης Παράμετροι Αειθαλή Φυλλοβόλα ποώδη καλλιέργεις γυμνά μονάδες ALB 0,14 0,18 0,20 0,22 0,26 - ALBSN 0,14 0,23 0,50 0,50 0,50 - KSNVP 0,3 0,3 1,0 1,0 1,0 - ZOG 0,02 0,02 0,010 0,005 0,001 m MAXHT ,5 0,3 0,7 m MAXLAI MXRTLN m/m 2 FXYLEM 0,5 0,5 0,0 0,0 0,0 - GLMAX 0,53 0,53 0,8 1,1 0,5 cm/s LWIDTH 0,004 0,1 0,01 0,1 0,1 m CR 0,5 0,6 0,7 0,7 0,7 - Το μοντέλο BROOK90 προσομοιώνει ομοιόμορφες επιφάνειες σε ότι αφορά τη βλάστηση, έτσι τα υποθετικά σενάρια, τα οποία θα μελετηθούν θα αφορούν το ενδεχόμενο η φυτοκάλυψη να είναι ομοιόμορφη σε όλη την επιφάνεια της υδρολογικής λεκάνης και θα μελετηθεί η επίδραση στην απορροή σε σχέση με την υφιστάμενη κατάσταση. Επομένως θα χρησιμοποιηθούν οι τιμές των παραμέτρων για κάθε τύπο βλάστησης, που παρουσιάζονται στον πίνακα Αρχικές παράμετροι Για τις παραμέτρους SNOW, GWAT, INTR, INTS και PSIM δεν υπάρχουν διαθέσιμα στοιχεία για την περιοχή μελέτης και στην περίπτωση αυτή το μοντέλο δίνει την ευχέρεια να πάρουν την τιμή μηδέν εκτός από το PSIM που αφορά το δυναμικό του εδαφικού νερού για ένα εδαφικό στρώμα και προτείνεται η τιμή των -10 kpa η οποία θεωρείται ικανοποιητική. 91

100 Πίνακας 5.5 : Αρχικές παράμετροι Παράμετροι Τιμές SNOW 0 GWAT 0 INTR 0 INTS 0 PSIM Σταθερές παράμετροι (Fixed parameters) Οι σταθερές παράμετροι ρυθμίζονται από το υδρολογικό μοντέλο και παρουσιάζονται αναλυτικά στον πίνακα 5.6. Πίνακας 5.5 : Σταθερές παράμετροι Παράμετροι Τιμές Παράμετροι Τιμές FRINTL 0,06 NOOUTF 1 FRINTS 0,06 CCFAC 0.3 FSINTL 0,04 LAIMLT 0.2 FSINTS 0,04 SAIMLT 0.5 CINTRL 0,15 GRDMLT 0.35 CINTRS 0,15 MAXLQF 0.05 CINTSL 0,6 SNODEN 0.3 CINTSS 0,6 ZOS CZS 0,13 FETCH 5000 CZR 0,05 ZOW HS 1 ZW 10 HR 10 ZMINH 2 DENSEF 1,0 WNDRAT 0.3 LPC 4 C NN 2,5 C2 0.5 RHOTP 2 C3 0.2 R5 100 RSSA 500 RM 1000 RSSB 1 GLMIN 0,03 DTIMAX 0.5 CVPD 2 DSWMAX 2 RTRAD 0,35 DPSIMX

101 5.2.7 Κλιματικά στοιχεία Τα κλιματικά στοιχεία που χρησιμοποιήθηκαν για την εφαρμογή του μοντέλου προέρχονται από τον μετεωρολογικό σταθμό Χρυσοπηγής Σερρών που βρίσκεται στα ανατολικά όρια της υδρολογικής λεκάνης και διαχειρίζεται από το Ιστιντούτο Δασικών Ερευνών Θεσσαλονίκης. Συγκεκριμένα τα κλιματικά δεδομένα που απαιτούνται για την εφαρμογή του μοντέλου είναι καθημερινές μετρήσεις ηλιακής ακτινιβολίας (MJ/m 2 ), ελάχιστη και μέγιστη θερμοκρασία, μέση πίεση υδρατμών (kpa), μέση ταχύτητα του ανέμου και ύψος βροχής. Επίσης μπορούν να εισαχθούν μετρήσεις αποροοής στην περίπτωση που υπάρχουν, διαφορετικά τίθεται η τιμή μηδέν. Τα δεδομένα που χρησιμοποιήθηκαν αναφέρονται στο έτος 2002, ενώ πρέπει να σημειωθεί ότι η μέση πίεση υδρατμών υπολογίστηκε από τη μέση ημερήσια θερμοκρασία με χρήση κατάλληλων πινάκων με αλγόριθμος κατάρτισης των εν λόγω πινάκων και υπολογισμού της πίεσης υδρατμών την εξίσωση των Magnus-Tetens (Φλόκας, 1994). 5.3 Αποτελέσματα μοντέλου Για την μελέτη της απορροής στην υδρολογική λεκάνη πραγματοποιήθηκαν πέντε υποθετικά σενάρια βλάστησης με αειθαλή κωνοφόρα, φυλλοβόλα πλατύφυλλα, ποώδη βλάστηση, αγροτικές καλλιέργειες και γυμνές εκτάσεις. Διατηρώντας σταθερές τις παραμέτρους που περιγράφουν τα φυσικά χαρακτηρίστηκα της περιοχής μελέτης, μεταβάλλονται μόνο αυτές που αφορούν τη φυτοκάλυψη. Έτσι τα αποτελέσματα που προέκυψαν από την εφαρμογή του μοντέλου παρουσιάζονται στον πίνακα 5.6. Πίνακας 5.6 : Μηνιαίες τιμές απορροής σε mm Μήνας Αειθαλή Φυλλοβόλα Ποώδη Καλλιέργειες Γυμνές εκτάσεις Ιανουάριος 37,98 38,07 38,70 38,95 39,14 Φεβρουάριος 13,88 14,43 14,04 14,05 14,63 Μάρτιος 7,31 7,73 6,47 6,34 6,89 Απρίλιος 2,13 2,30 1,65 1,58 1,77 Μάιος 0,69 0,75 0,44 0,41 0,51 Ιούνιος 0,45 0,45 0,52 0,59 0,69 Ιούλιος 3,08 3,11 3,30 4,50 7,66 Αύγουστος 2,02 1,90 1,85 2,45 13,44 Σεπτέμβριος 53,14 52,90 50,58 54,28 99,29 Οκτώβριος 68,82 68,52 66,16 65,15 75,25 Νοέμβριος 67,47 68,19 67,08 66,92 68,35 Δεκέμβριος 42,05 41,94 42,40 42,44 43,00 Η απεικόνηση των αποτελεσμάτων γίνεται με την κατάρτιση γραφημάτων με τα δεδομένα που προέκυψαν από την εφαρμογή του μοντέλου. Συγκεκριμένα σχεδιάζεται ένα γράφημα 93

102 για κάθε υποθετικό σενάριο βλάστησης στην περιοχή μελέτης, μέσα από το οποίο παρουσιάζεται η διακύμανση της συνολικής μηνιαίας απορροής. Οι καμπύλες που σχηματίζονται παρουσιάζουν μία ανοδική πορεία και αποκτούν τη μέγιστη τιμή κατά τη διάρκεια της φθινοπωρινής και χειμερινής περιόδου, αποτέλεσμα που θεωρείται αναμενόμενο καθώς την υπόψη περίοδο καταγράφεται υψηλότερο ποσοστό βροχοπτώσεων. Αντίθετα η καμπύλη διαγράφει μία καθοδική πορεία και παίρνει την ελάχιστη τιμή της κατά τη θερινή περίοδο, η οποία χαρακτηρίζεται από παρατεταμένη ανομβρία (Σχήματα 5.1, 5.2, 5.3, 5.4, 5.5). Απορροή σε υδρολογική λεκάνη που καλύπτεται από βλάστηση αειθαλών κωνοφόρων Απορροή (mm) Ιανουάριος Φεβρουάριος Μάρτιος Απρίλιος Μάιος Ιούνιος Ιούλιος Μήνες Αύγουστος Σεπτέμβριος Οκτώβριος Νοέμβριος Δεκέμβριος Διακύμανση απορροής Σχήμα 5.1 : Απορροή σε δάσος αειθαλών κωνοφόρων Απορροή σε υδρολογική λεκάνη που καλύπτεται από βλάστηση φυλλοβόλων πλατυφύλλων Απορροή (mm) Ιανουάριος Φεβρουάριος Μάρτιος Απρίλιος Μάιος Ιούνιος Ιούλιος Μήνες Αύγουστος Σεπτέμβριος Οκτώβριος Νοέμβριος Δεκέμβριος Διακύμανση απορροής Σχήμα 5.2 : Απορροή σε δάσος φυλλοβόλων πλατυφύλλων 94

103 Επιπλέον σχεδιάζεται ένα γράφημα στο οποίο παρουσιάζονται ταυτόχρονα δύο καμπύλες, μία για το ενδεχόμενο βλάστησης δάσους αειθαλών κωνοφόρων και μία για την περίπτωση φυτοκάλυψης δάσους φυλλοβόλων πλατυφύλλων (Σχήμα 5.6). Μέσα από τη συγκεκριμένη γραφική παράσταση αντιπαραβάλλεται η επίδραση που έχει κάθε είδος βλάστησης στην απορροή των ορεινών υδρολογικών λεκανών. Η εν λόγω δοκιμή έγινε αφενός μεν για να μελετηθούν τα αποτελέσματα που έχουν στην απορροή οι διάφοροι τύποι δασικής βλάστησης, αφετέρου δε για να συγκριθούν με τα δεδομένα που προέκυψαν από την αντίστοιχη μελέτη στις υδρολογικές λεκάνες της Γερμανίας. Απορροή σε υδρολογική λεκάνη που καλύπτεται από ποώδη βλάστηση Απορροή (mm) Ιανουάριος Φεβρουάριος Μάρτιος Απρίλιος Μάιος Ιούνιος Ιούλιος Μήνες Αύγουστος Σεπτέμβριος Οκτώβριος Νοέμβριος Δεκέμβριος Διακύμανση απορροής Σχήμα 5.3 : Απορροή σε λιβαδικές εκτάσεις Απορροή σε υδρολογική λεκάνη που καλύπτεται από αγροτικές καλλιέργειες Απορροή (mm) Ιανουάριος Φεβρουάριος Μάρτιος Απρίλιος Μάιος Ιούνιος Ιούλιος Μήνες Αύγουστος Σεπτέμβριος Οκτώβριος Νοέμβριος Δεκέμβριος Διακύμανση απορροής Σχήμα 5.4 : Απορροή σε αγροτικές καλλιέργειες 95

104 Απορροή σε υδρολογική λεκάνη που απουσιάζει η βλάστηση Απορροή (mm) Ιανουάριος Φεβρουάριος Μάρτιος Απρίλιος Μάιος Ιούνιος Ιούλιος Αύγουστος Σεπτέμβριος Οκτώβριος Νοέμβριος Δεκέμβριος Μήνες Διακύμανση απορροής Σχήμα 5.5 : Απορροή σε γυμνές επιφάνειες Απορροή σε ορεινή υδρολογική λεκάνη Απορροή (mm) Ιανουάριος Φεβρουάριος Μάρτιος Απρίλιος Μάιος Ιούνιος Ιούλιος Μήνες Αύγουστος Σεπτέμβριος Οκτώβριος Νοέμβριος Δεκέμβριος Αειθαλή κωνοφόρα Φυλλοβόλα πλατύφυλλα Σχήμα 5.6 : Σύγκριση απορροής Μία πρώτη και σχετικά εύκολη παρατήρηση είναι η ομοιομορφία και οι μικρές αποκλίσεις που παρουσιάζουν τα γραφήματα των σχημάτων 5.1, 5.2, 5.3 και 5.4, παρά το γεγονός ότι και στις τέσσερις περιπτώσεις η βλάστηση διαφέρει, το φαινόμενο αυτό μπορεί να εξηγηθεί ως ένα σημείο από τους πολλούς παράγοντες που επηρεάζουν την απορροή σε μία ορεινή υδρολογική λεκάνη. Στην υπό μελέτη περιοχή από τις γεωλογικές έρευνες που έχουν γίνει έχει βρεθεί ότι τα εδάφη είναι αρκετά υδατοδιαπερατα με αποτέλεσμα να διηθείται στο εσωτερικό τους μία σημαντική ποσότητα νερού. Επιπλέον τα μετεωρολογικά δεδομένα του έτους 2002, που χρησιμοποιηθήκαν στην εφαρμογή του μοντέλου χαρακτηρίζονται από 96

105 χαμηλό ποσοστό βροχοπτώσεων ακόμη και κατά τη χειμερινή περίοδο (ιδιαίτερα Ιανουάριο και Φεβρουάριο) και ταυτόχρονα από υψηλές θερμοκρασίες κάτι που αυξάνει το ποσοστό εξάτμισης του νερού. Σημαντική διαφορά παρατηρείται στο γράφημα του σχήματος 5.5 που αναφέρεται σε γυμνές εκτάσεις. Στην εν λόγω περίπτωση παρατηρείται αυξημένη απορροή σε περίοδο με σχετικά υψηλές βροχοπτώσεις όπως αυτή του Σεπτεμβρίου. Τα συγκεκριμένα αποτελέσματα αποδεικνύουν το σημαντικό ρόλο της δασικής βλάστησης στην υδατοσυγκράτηση. Αν μάλιστα ληφθεί υπόψη το ενδεχόμενο να συμβούν ραγδαίες βροχοπτώσεις που μπορούν να δώσουν σημαντική παροχή νερού στους χειμάρρους της υπό μελέτη λεκάνης απορροής, γίνεται εύκολα κατανοητό ότι η απορροή του νερού θα είναι ιδιαίτερα μεγάλη προκαλώντας πλημμυρικά φαινόμενα. Από την υδρολογική μελέτη του χειμάρρου στο 4 ο κεφάλαιο προέκυψε σημαντική μέγιστη παροχή που έφτανε τα 91,19 mm/sec, μέγεθος σημαντικό που εύκολα μπορεί να δημιουργήσει διαβρώσεις των εδαφών, μεταφορά φερτών υλικών, πλημμυρικά γεγονότα και γενικά μεγάλες φυσικές καταστροφές. Σε ότι αφορά το γράφημα του σχήματος 5.6 που αφορά τη σύγκριση της επίδρασης των διαφορετικών τύπων δασικής βλάστησης στην απορροή, προκύπτει μία καλύτερη συμπεριφορά των δασών αειθαλών κωνοφόρων σε σχέση με τα δάση φυλλοβόλων πλατυφύλλων. Ωστόσο πρέπει να σημειωθεί ότι οι διαφορές είναι μικρές γεγονός που μπορεί να οφείλεται και στο μικρό ύψος βροχής που καταγράφεται το έτος Είναι επίσης σημαντικό να αναφερθεί ότι τα εν λόγω αποτελέσματα συμφωνούν με την ανάλογη μελέτη που έγινε στις λεκάνες απορροής της Γερμανίας. Σχήμα 5.7 : Αποτελέσματα μοντέλου 97

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΔΥΤΙΚΗΣ ΜΑΚΕΔΟΝΙΑΣ ΤΜΗΜΑ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ ΥΔΡΟΛΟΓΙΑ 5. ΑΠΟΡΡΟΗ

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΔΥΤΙΚΗΣ ΜΑΚΕΔΟΝΙΑΣ ΤΜΗΜΑ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ ΥΔΡΟΛΟΓΙΑ 5. ΑΠΟΡΡΟΗ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΔΥΤΙΚΗΣ ΜΑΚΕΔΟΝΙΑΣ ΤΜΗΜΑ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ ΥΔΡΟΛΟΓΙΑ 5. ΑΠΟΡΡΟΗ 5.1 ΓΕΝΙΚΑ Από το νερό που φθάνει στην επιφάνεια της γης ως κατακρήμνισμα: - Ένα μέρος συγκρατείται από το φύλλωμα των

Διαβάστε περισσότερα

ΥΔΡΟΛΟΓΙΚΕΣ ΑΠΩΛΕΙΕΣ ΣΤΟ ΕΔΑΦΟΣ

ΥΔΡΟΛΟΓΙΚΕΣ ΑΠΩΛΕΙΕΣ ΣΤΟ ΕΔΑΦΟΣ ΥΔΡΟΛΟΓΙΚΕΣ ΑΠΩΛΕΙΕΣ ΣΤΟ ΕΔΑΦΟΣ Το νερό των κατακρημνισμάτων ακολουθεί διάφορες διαδρομές στη πορεία του προς την επιφάνεια της γης. Αρχικά συναντά επιφάνειες που αναχαιτίζουν την πορεία του όπως είναι

Διαβάστε περισσότερα

Δασική Εδαφολογία. Γεωχημικός, Βιοχημικός, Υδρολογικός κύκλος

Δασική Εδαφολογία. Γεωχημικός, Βιοχημικός, Υδρολογικός κύκλος Δασική Εδαφολογία Γεωχημικός, Βιοχημικός, Υδρολογικός κύκλος Μέρος 1 ο ΥΔΡΟΛΟΓΙΚΟΣ ΚΥΚΛΟΣ ΥΔΡΟΛΟΓΙΚΟΣ ΚΥΚΛΟΣ Η μεταφορά του νερού από την ατμόσφαιρα στην επιφάνεια της γης, η κίνησή του σ αυτή και η επιστροφή

Διαβάστε περισσότερα

ΚΙΝΗΣΗ ΤΟΥ ΝΕΡΟΥ ΣΤΟ ΧΩΡΟ ΤΩΝ ΧΕΙΜΑΡΡΩΔΩΝ ΡΕΥΜΑΤΩΝ. ΥΠΕΥΘΥΝΟΣ ΜΑΘΗΜΑΤΟΣ Δρ. Γ. ΖΑΙΜΗΣ

ΚΙΝΗΣΗ ΤΟΥ ΝΕΡΟΥ ΣΤΟ ΧΩΡΟ ΤΩΝ ΧΕΙΜΑΡΡΩΔΩΝ ΡΕΥΜΑΤΩΝ. ΥΠΕΥΘΥΝΟΣ ΜΑΘΗΜΑΤΟΣ Δρ. Γ. ΖΑΙΜΗΣ ΚΙΝΗΣΗ ΤΟΥ ΝΕΡΟΥ ΣΤΟ ΧΩΡΟ ΤΩΝ ΧΕΙΜΑΡΡΩΔΩΝ ΡΕΥΜΑΤΩΝ ΥΠΕΥΘΥΝΟΣ ΜΑΘΗΜΑΤΟΣ Δρ. Γ. ΖΑΙΜΗΣ Ισχυρό Μεταφορικό Μέσο ΚΙΝΗΣΗ: Ομαλή και Αζήμια Ή Ανώμαλη και Επιζήμια ΛΟΓΟΙ: Κλίμα, Άνιση κατανομή βροχής, Πετρώματα,

Διαβάστε περισσότερα

Εξάτμιση και Διαπνοή

Εξάτμιση και Διαπνοή Εξάτμιση και Διαπνοή Εξάτμιση, Διαπνοή Πραγματική και δυνητική εξατμισοδιαπνοή Μέθοδοι εκτίμησης της εξάτμισης από υδάτινες επιφάνειες Μέθοδοι εκτίμησης της δυνητικής και πραγματικής εξατμισοδιαπνοής (ΕΤ)

Διαβάστε περισσότερα

Δασικά εδάφη και υδρολογικός κύκλος

Δασικά εδάφη και υδρολογικός κύκλος Η μεταφορά του νερού από την ατμόσφαιρα στην επιφάνεια της γης, η κίνησή του πάνω σ αυτή και η επιστροφή του στην ατμόσφαιρα λέγεται υδρολογικός κύκλος. το νερό πέφτει στην επιφάνεια της γης με τα ατμοσφαιρικά

Διαβάστε περισσότερα

ΑΣΚΗΣΗ. Πυκνότητα και πορώδες χιονιού. Ποια είναι η σχέση των δυο; Αρνητική ή Θετική; Δείξτε τη σχέση γραφικά, χ άξονας πυκνότητα, ψ άξονας πορώδες

ΑΣΚΗΣΗ. Πυκνότητα και πορώδες χιονιού. Ποια είναι η σχέση των δυο; Αρνητική ή Θετική; Δείξτε τη σχέση γραφικά, χ άξονας πυκνότητα, ψ άξονας πορώδες ΑΣΚΗΣΗ Πυκνότητα και πορώδες χιονιού. Ποια είναι η σχέση των δυο; Αρνητική ή Θετική; Δείξτε τη σχέση γραφικά, χ άξονας πυκνότητα, ψ άξονας πορώδες Για πιο λόγο είναι η σχέση είναι Θετική ή Αρνητική (δικαιολογήστε

Διαβάστε περισσότερα

Γιατί μας ενδιαφέρει; Αντιπλημμυρική προστασία. Παροχή νερού ύδρευση άρδευση

Γιατί μας ενδιαφέρει; Αντιπλημμυρική προστασία. Παροχή νερού ύδρευση άρδευση Ζαΐμης Γεώργιος Γιατί μας ενδιαφέρει; Αντιπλημμυρική προστασία Παροχή νερού ύδρευση άρδευση Πλημμύρες Ζημίες σε αγαθά Απώλειες ανθρώπινης ζωής Αρχικά εμπειρικοί μέθοδοι Μοναδιαίο υδρογράφημα Συνθετικά

Διαβάστε περισσότερα

Πλημμύρες Φυσικό πλαίσιο-γεωμορφολογία και απορροή

Πλημμύρες Φυσικό πλαίσιο-γεωμορφολογία και απορροή Όγκος απορροής Πλημμύρες Φυσικό πλαίσιο-γεωμορφολογία και απορροή Νίκος Μαμάσης Εργαστήριο Υδρολογίας και Αξιοποίησης Υδατικών Πόρων Αθήνα 4 Φυσικό πλαίσιο Μηχανισμός δημιουργίας επιφανειακής απορροής

Διαβάστε περισσότερα

Τεχνική Υδρολογία - Αντιπλημμυρικά Έργα

Τεχνική Υδρολογία - Αντιπλημμυρικά Έργα ΤΕΙ-Αθήνας Τμήμα Πολιτικών Μηχανικών ΤΕ & Μηχανικών Τοπογραφίας και Γεωπληροφορικής ΤΕ Τεχνική Υδρολογία - Αντιπλημμυρικά Έργα Διδάσκων: Ιωάννης Συμπέθερος Καθηγητής Εαρινό Εξάμηνο Σχ. Έτους 2013-14 ΕΙΣΑΓΩΓΗ

Διαβάστε περισσότερα

ΥΔΡΟΛΟΓΙΑ ΦΥΣΙΚΟΥ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ Κεφάλαιο 5ο: Στοιχεία γεωμορφολογίας

ΥΔΡΟΛΟΓΙΑ ΦΥΣΙΚΟΥ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ Κεφάλαιο 5ο: Στοιχεία γεωμορφολογίας Τμήμα Δασολογίας & Διαχείρισης Περιβάλλοντος & Φυσικών Πόρων Εργαστήριο Διευθέτησης Ορεινών Υδάτων και Διαχείρισης Κινδύνου Μεταπτυχιακό Πρόγραμμα Σπουδών ΥΔΡΟΛΟΓΙΑ ΦΥΣΙΚΟΥ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ Κεφάλαιο 5ο: Στοιχεία

Διαβάστε περισσότερα

Τεχνική Υδρολογία. Κεφάλαιο 5 ο : Απορροή. Φώτιος Π. ΜΑΡΗΣ

Τεχνική Υδρολογία. Κεφάλαιο 5 ο : Απορροή. Φώτιος Π. ΜΑΡΗΣ Τμήμα Δασολογίας & Διαχείρισης Περιβάλλοντος & Φυσικών Πόρων Εργαστήριο Διευθέτησης Ορεινών Υδάτων και Διαχείρισης Κινδύνου Προπτυχιακό Πρόγραμμα Σπουδών Τεχνική Υδρολογία Κεφάλαιο 5 ο : Απορροή Φώτιος

Διαβάστε περισσότερα

Τεχνική Υδρολογία (Ασκήσεις)

Τεχνική Υδρολογία (Ασκήσεις) Τμήμα Δασολογίας & Διαχείρισης Περιβάλλοντος & Φυσικών Πόρων Εργαστήριο Διευθέτησης Ορεινών Υδάτων και Διαχείρισης Κινδύνου Προπτυχιακό Πρόγραμμα Σπουδών Τεχνική Υδρολογία (Ασκήσεις) Κεφάλαιο 5 ο : Απορροή

Διαβάστε περισσότερα

Φυσικοί και Περιβαλλοντικοί Κίνδυνοι (Εργαστήριο) Ενότητα 7 Πλημμύρες πλημμυρικές απορροές ρ. Θεοχάρης Μενέλαος

Φυσικοί και Περιβαλλοντικοί Κίνδυνοι (Εργαστήριο) Ενότητα 7 Πλημμύρες πλημμυρικές απορροές ρ. Θεοχάρης Μενέλαος Φυσικοί και Περιβαλλοντικοί Κίνδυνοι (Εργαστήριο) Ενότητα 7 Πλημμύρες πλημμυρικές απορροές ρ. Θεοχάρης Μενέλαος 3.4 Πλημμυρικές απορροές Πλημμυρικές απορροές θεωρούνται οι απορροές που ακολουθούν κάποια

Διαβάστε περισσότερα

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΔΥΤΙΚΗΣ ΜΑΚΕΔΟΝΙΑΣ ΤΜΗΜΑ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ ΥΔΡΟΛΟΓΙΑ 4. ΥΔΡΟΛΟΓΙΚΕΣ ΑΠΩΛΕΙΕΣ ΣΤΟ ΕΔΑΦΟΣ

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΔΥΤΙΚΗΣ ΜΑΚΕΔΟΝΙΑΣ ΤΜΗΜΑ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ ΥΔΡΟΛΟΓΙΑ 4. ΥΔΡΟΛΟΓΙΚΕΣ ΑΠΩΛΕΙΕΣ ΣΤΟ ΕΔΑΦΟΣ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΔΥΤΙΚΗΣ ΜΑΚΕΔΟΝΙΑΣ ΤΜΗΜΑ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ ΥΔΡΟΛΟΓΙΑ 4. ΥΔΡΟΛΟΓΙΚΕΣ ΑΠΩΛΕΙΕΣ ΣΤΟ ΕΔΑΦΟΣ 4.1 ΓΕΝΙΚΑ Το νερό των κατακρημνισμάτων ακολουθεί διάφορες διαδρομές στην πορεία του προς την

Διαβάστε περισσότερα

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΔΥΤΙΚΗΣ ΜΑΚΕΔΟΝΙΑΣ ΤΜΗΜΑ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ ΥΔΡΟΛΟΓΙΑ 1. ΕΙΣΑΓΩΓΗ

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΔΥΤΙΚΗΣ ΜΑΚΕΔΟΝΙΑΣ ΤΜΗΜΑ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ ΥΔΡΟΛΟΓΙΑ 1. ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΔΥΤΙΚΗΣ ΜΑΚΕΔΟΝΙΑΣ ΤΜΗΜΑ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ ΥΔΡΟΛΟΓΙΑ 1. ΕΙΣΑΓΩΓΗ 1.2 Η ΕΠΙΣΤΗΜΗ ΤΗΣ ΥΔΡΟΛΟΓΙΑΣ Υδρολογία: Η επιστήμη η οποία περιγράφει την εμφάνιση, την κυκλοφορία και τη διανομή του

Διαβάστε περισσότερα

ΔΙΕΥΘΕΤΗΣΗ ΟΡΕΙΝΩΝ ΥΔΑΤΩΝ Ι. Κεφάλαιο 10 ο

ΔΙΕΥΘΕΤΗΣΗ ΟΡΕΙΝΩΝ ΥΔΑΤΩΝ Ι. Κεφάλαιο 10 ο Τμήμα Δασολογίας & Διαχείρισης Περιβάλλοντος & Φυσικών Πόρων Εργαστήριο Διευθέτησης Ορεινών Υδάτων και Διαχείρισης Κινδύνου Προπτυχιακό Πρόγραμμα Σπουδών ΔΙΕΥΘΕΤΗΣΗ ΟΡΕΙΝΩΝ ΥΔΑΤΩΝ Ι Κεφάλαιο 10 ο Φ. Π.

Διαβάστε περισσότερα

Διαχείριση Υδατικών Πόρων

Διαχείριση Υδατικών Πόρων ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ ΑΝΟΙΚΤΑ ΑΚΑΔΗΜΑΪΚΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ Ενότητα 4 : Υδρολογικός κύκλος Ευαγγελίδης Χρήστος Τμήμα Αγρονόμων & Τοπογράφων Μηχανικών Άδειες Χρήσης Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό υπόκειται

Διαβάστε περισσότερα

Το νερό στο φυσικό περιβάλλον συνθέτει την υδρόσφαιρα. Αυτή θα μελετήσουμε στα επόμενα μαθήματα.

Το νερό στο φυσικό περιβάλλον συνθέτει την υδρόσφαιρα. Αυτή θα μελετήσουμε στα επόμενα μαθήματα. Το νερό στο φυσικό περιβάλλον συνθέτει την υδρόσφαιρα. Αυτή θα μελετήσουμε στα επόμενα μαθήματα. 1 Είναι η σταθερή και αδιάκοπη κίνηση του νερού από την ατμόσφαιρα στην επιφάνεια της Γης, στο υπέδαφος

Διαβάστε περισσότερα

ΤΕΧΝΙΚΗ Υ ΡΟΛΟΓΙΑ. Εισαγωγή στην Υδρολογία. Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο Σχολή Πολιτικών Μηχανικών Εργαστήριο Υδρολογίας και Αξιοποίησης Υδατικών Πόρων

ΤΕΧΝΙΚΗ Υ ΡΟΛΟΓΙΑ. Εισαγωγή στην Υδρολογία. Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο Σχολή Πολιτικών Μηχανικών Εργαστήριο Υδρολογίας και Αξιοποίησης Υδατικών Πόρων ΤΕΧΝΙΚΗ Υ ΡΟΛΟΓΙΑ Εισαγωγή στην Υδρολογία Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο Σχολή Πολιτικών Μηχανικών Εργαστήριο Υδρολογίας και Αξιοποίησης Υδατικών Πόρων ιάρθρωση του µαθήµατος Εισαγωγή στην Υδρολογία Κατακρηµνίσεις

Διαβάστε περισσότερα

ΑΣΚΗΣΗ 2 Στην έξοδο λεκάνης απορροής µετρήθηκε το παρακάτω καθαρό πληµµυρογράφηµα (έχει αφαιρεθεί η βασική ροή):

ΑΣΚΗΣΗ 2 Στην έξοδο λεκάνης απορροής µετρήθηκε το παρακάτω καθαρό πληµµυρογράφηµα (έχει αφαιρεθεί η βασική ροή): ΑΣΚΗΣΗ 1 Αρδευτικός ταµιευτήρας τροφοδοτείται κυρίως από την απορροή ποταµού που µε βάση δεδοµένα 30 ετών έχει µέση τιµή 10 m 3 /s και τυπική απόκλιση 4 m 3 /s. Ο ταµιευτήρας στην αρχή του υδρολογικού

Διαβάστε περισσότερα

Άσκηση 3: Εξατμισοδιαπνοή

Άσκηση 3: Εξατμισοδιαπνοή Άσκηση 3: Εξατμισοδιαπνοή Ο υδρολογικός κύκλος ξεκινά με την προσφορά νερού από την ατμόσφαιρα στην επιφάνεια της γης υπό τη μορφή υδρομετεώρων που καταλήγουν μέσω της επιφανειακής απορροής και της κίνησης

Διαβάστε περισσότερα

ΕΜΠ Σχολή Πολιτικών Μηχανικών Τεχνική Υδρολογία Διαγώνισμα κανονικής εξέτασης

ΕΜΠ Σχολή Πολιτικών Μηχανικών Τεχνική Υδρολογία Διαγώνισμα κανονικής εξέτασης ΕΜΠ Σχολή Πολιτικών Μηχανικών Τεχνική Υδρολογία Διαγώνισμα κανονικής εξέτασης 2011-2012 1 ΠΡΩΤΗ ΕΞΕΤΑΣΗ-ΘΕΩΡΙΑ ΔΙΑΡΚΕΙΑ ΕΞΕΤΑΣΗΣ: 30 ΛΕΠΤΑ ΜΟΝΑΔΕΣ: 3 ΚΛΕΙΣΤΑ ΒΙΒΛΙΑ ΣΗΜΕΙΩΣΕΙΣ ΠΑΡΑΛΛΑΓΗ Α Θέμα 1 (μονάδες

Διαβάστε περισσότερα

ΛΥΣΕΙΣ Υδρολογικός Κύκλος

ΛΥΣΕΙΣ Υδρολογικός Κύκλος ΛΥΣΕΙΣ Υδρολογικός Κύκλος Κατακρημνίσματα: Στερεή Μορφή ΧΙΟΝΙ και Υγρή Βροχή ΣΥΓΡΑΤΗΣΗ: πάνω σε φυτά και επιφάνεια εδάφους - ΧΙΟΝΙ ΔΙΗΘΗΣΗ: Βροχή είναι υγρό. Περισσότερο στην αρχή. ΧΙΟΝΙ Παγωμένο έδαφος.

Διαβάστε περισσότερα

ΠΕΡΙΟΔΟΣ ΣΕΠΤΕΜΒΡΙΟΥ-ΘΕΩΡΙΑ ΔΙΑΡΚΕΙΑ ΕΞΕΤΑΣΗΣ: 30 ΛΕΠΤΑ ΜΟΝΑΔΕΣ: 3 ΚΛΕΙΣΤΑ ΒΙΒΛΙΑ ΣΗΜΕΙΩΣΕΙΣ

ΠΕΡΙΟΔΟΣ ΣΕΠΤΕΜΒΡΙΟΥ-ΘΕΩΡΙΑ ΔΙΑΡΚΕΙΑ ΕΞΕΤΑΣΗΣ: 30 ΛΕΠΤΑ ΜΟΝΑΔΕΣ: 3 ΚΛΕΙΣΤΑ ΒΙΒΛΙΑ ΣΗΜΕΙΩΣΕΙΣ ΕΜΠ Σχολή Πολιτικών Μηχανικών Τεχνική Υδρολογία Διαγώνισμα επαναληπτικής εξέτασης 2012-2013 1 ΠΕΡΙΟΔΟΣ ΣΕΠΤΕΜΒΡΙΟΥ-ΘΕΩΡΙΑ ΔΙΑΡΚΕΙΑ ΕΞΕΤΑΣΗΣ: 30 ΛΕΠΤΑ ΜΟΝΑΔΕΣ: 3 ΚΛΕΙΣΤΑ ΒΙΒΛΙΑ ΣΗΜΕΙΩΣΕΙΣ Θέμα 1 (μονάδες

Διαβάστε περισσότερα

Πλημμύρες & αντιπλημμυρικά έργα

Πλημμύρες & αντιπλημμυρικά έργα Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο Τομέας Υδατικών Πόρων και Περιβάλλοντος Πλημμύρες & αντιπλημμυρικά έργα Φυσικό πλαίσιο-γεωμορφολογία και απορροή Νίκος Μαμάσης, Επίκουρος Καθηγητής ΕΜΠ Σχολή Πολιτικών Μηχανικών

Διαβάστε περισσότερα

ΙΣΟΥΨΕΙΣ ΚΑΜΠΥΛΕΣ- ΣΗΜΕΙΩΣΕΙΣ

ΙΣΟΥΨΕΙΣ ΚΑΜΠΥΛΕΣ- ΣΗΜΕΙΩΣΕΙΣ ΜΑΘΗΜΑ 16_10_2012 ΙΣΟΥΨΕΙΣ ΚΑΜΠΥΛΕΣ- ΣΗΜΕΙΩΣΕΙΣ 2.1 Απεικόνιση του ανάγλυφου Μια εδαφική περιοχή αποτελείται από εξέχουσες και εισέχουσες εδαφικές μορφές. Τα εξέχοντα εδαφικά τμήματα βρίσκονται μεταξύ

Διαβάστε περισσότερα

Το νερό είναι το μάτι ενός τοπίου. ΔΙΕΡΓΑΣΙΕΣ ΡΕΜΑΤΩΝ Από τον Γεώργιο Ζαΐμη

Το νερό είναι το μάτι ενός τοπίου. ΔΙΕΡΓΑΣΙΕΣ ΡΕΜΑΤΩΝ Από τον Γεώργιο Ζαΐμη Το νερό είναι το μάτι ενός τοπίου ΔΙΕΡΓΑΣΙΕΣ ΡΕΜΑΤΩΝ Από τον Γεώργιο Ζαΐμη Τι είναι ο Υδροκρίτης Mία τοπογραφική διαχωριστικη γραμμή που διχωριζει το νερό που απορρέει επιγανειακα σε δύο ή περισσότερες

Διαβάστε περισσότερα

Υπόγεια Υδραυλική. 5 η Εργαστηριακή Άσκηση Υδροδυναμική Ανάλυση Πηγών

Υπόγεια Υδραυλική. 5 η Εργαστηριακή Άσκηση Υδροδυναμική Ανάλυση Πηγών Υπόγεια Υδραυλική 5 η Εργαστηριακή Άσκηση Υδροδυναμική Ανάλυση Πηγών Υδροδυναμική Ανάλυση Πηγών Η υδροδυναμική ανάλυση των πηγαίων εκφορτίσεων υπόγειου νερού αποτελεί, ασφαλώς, μια βασική μεθοδολογία υδρογεωλογικής

Διαβάστε περισσότερα

4. γεωγραφικό/γεωλογικό πλαίσιο

4. γεωγραφικό/γεωλογικό πλαίσιο 4. ΜΕΛΛΟΝΤΙΚΟ γεωγραφικό/γεωλογικό πλαίσιο 4. ΜΕΛΛΟΝΤΙΚΟ γεωγραφικό/γεωλογικό πλαίσιο 4. ΜΕΛΛΟΝΤΙΚΟ γεωγραφικό/γεωλογικό πλαίσιο /Ελληνικός χώρος Τα ελληνικά βουνά (και γενικότερα οι ορεινοί όγκοι της

Διαβάστε περισσότερα

Ποτάμια Υδραυλική και Τεχνικά Έργα

Ποτάμια Υδραυλική και Τεχνικά Έργα Πολυτεχνική Σχολή Τμήμα Πολιτικών Μηχανικών Εργαστήριο Υδρολογίας και Υδραυλικών Έργων Ποτάμια Υδραυλική και Τεχνικά Έργα Κεφάλαιο 10 ο : Απόθεση φερτών υλών Φώτιος Π. Μάρης Αναπλ. Καθηγητής Αίτια και

Διαβάστε περισσότερα

Περιβαλλοντική Υδρογεωλογία. Υδροκρίτης-Πιεζομετρία

Περιβαλλοντική Υδρογεωλογία. Υδροκρίτης-Πιεζομετρία Περιβαλλοντική Υδρογεωλογία Υδροκρίτης-Πιεζομετρία Οριοθέτηση υδρολογικής λεκάνης Χάραξη υδροκρίτη Η λεκάνη απορροής, παρουσιάζει ορισμένα γνωρίσματα που ονομάζονται φυσιογραφικά χαρακτηριστικά και μπορούν

Διαβάστε περισσότερα

5.4. Υδατικό δυναμικό

5.4. Υδατικό δυναμικό ΚΕΦΑΛΑΙΟ 5 / ΥΔΑΤΙΚΟΙ ΠΟΡΟΙ Εικόνα 5-4 Βασική πορεία και σημείο προορισμού των κατά τόπους ατμοσφαιρικών κατακρημνισμάτων: επιφανειακή απορροή, εδαφική διήθηση, εξάτμιση και διαπνοή. (Πηγή: Miller, περιβάλλον,

Διαβάστε περισσότερα

Σε αντίθεση με τις θάλασσες, το νερό των ποταμών δεν περιέχει σχεδόν καθόλου αλάτι - γι' αυτό το λέμε γλυκό νερό.

Σε αντίθεση με τις θάλασσες, το νερό των ποταμών δεν περιέχει σχεδόν καθόλου αλάτι - γι' αυτό το λέμε γλυκό νερό. Κέντρο Περιβαλλοντικής Εκπαίδευσης Καστρίου 2013 Tι είναι τα ποτάμια; Τα ποτάμια είναι φυσικά ρεύματα νερού. Δημιουργούνται από το νερό των βροχών και των λιωμένων πάγων, που κατεβαίνει από πιο ψηλές περιοχές

Διαβάστε περισσότερα

Ο ΚΥΚΛΟΣ ΤΟΥ ΝΕΡΟΥ 1.ΕΙΣΑΓΩΓΗ 2.ΤΟ ΝΕΡΟ ΣΤΗ ΦΥΣΗ

Ο ΚΥΚΛΟΣ ΤΟΥ ΝΕΡΟΥ 1.ΕΙΣΑΓΩΓΗ 2.ΤΟ ΝΕΡΟ ΣΤΗ ΦΥΣΗ Ο ΚΥΚΛΟΣ ΤΟΥ ΝΕΡΟΥ Τα μέλη της ομάδας μας:παπαδόπουλος Σάββας Σταθάτος Γιάννης Τσαπάρας Χρήστος Τριανταφύλλου Δημήτρης Χάλαρης Στέλιος ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ 1. Εισαγωγή 2. Το νερό στη φύση 3. Νερό και άνθρωπος 4.

Διαβάστε περισσότερα

1. Η σπορά νεφών για τη δηµιουργία τεχνητής βροχής έχει στόχο: 2. Το κρίσιµο βήµα για τη δηµιουργία βροχής είναι:

1. Η σπορά νεφών για τη δηµιουργία τεχνητής βροχής έχει στόχο: 2. Το κρίσιµο βήµα για τη δηµιουργία βροχής είναι: 1. Η σπορά νεφών για τη δηµιουργία τεχνητής βροχής έχει στόχο: Τον τεχνητό εµπλουτισµό της ατµόσφαιρας σε υδρατµούς. Την τεχνητή µείωση της θερµοκρασίας για την ψύξη των υδρατµών. Τον τεχνητό εµπλουτισµό

Διαβάστε περισσότερα

Οι καταιγίδες διακρίνονται σε δύο κατηγορίες αναλόγως του αιτίου το οποίο προκαλεί την αστάθεια τις ατμόσφαιρας:

Οι καταιγίδες διακρίνονται σε δύο κατηγορίες αναλόγως του αιτίου το οποίο προκαλεί την αστάθεια τις ατμόσφαιρας: ΑΝΑΛΥΣΗ ΣΥΧΝΟΤΗΤΑΣ ΡΑΓΔΑΙΩΝ ΒΡΟΧΩΝ Καταιγίδα (storm): Πρόκειται για μια ισχυρή ατμοσφαιρική διαταραχή, η οποία χαρακτηρίζεται από την παρουσία μιας περιοχής χαμηλών ατμοσφαιρικών πιέσεων και από ισχυρούς

Διαβάστε περισσότερα

Υδρολογία - Υδρογραφία. Υδρολογικός Κύκλος. Κατείσδυση. Επιφανειακή Απορροή. Εξατµισιδιαπνοή. κύκλος. Κατανοµή του νερού του πλανήτη

Υδρολογία - Υδρογραφία. Υδρολογικός Κύκλος. Κατείσδυση. Επιφανειακή Απορροή. Εξατµισιδιαπνοή. κύκλος. Κατανοµή του νερού του πλανήτη Υδρολογία - Υδρογραφία Στο κεφάλαιο αυτό θα ασχοληθούµε µε το τµήµα του υδρολογικού κύκλου που σχετίζεται µε την υπόγεια και επιφανειακή απορροή του γλυκού νερού της γης. Η επιστήµη που ασχολείται µε την

Διαβάστε περισσότερα

ΤΕΧΝΙΚΗ Υ ΡΟΛΟΓΙΑ. Εισαγωγή στην Υδρολογία (1η Άσκηση)

ΤΕΧΝΙΚΗ Υ ΡΟΛΟΓΙΑ. Εισαγωγή στην Υδρολογία (1η Άσκηση) ΤΕΧΝΙΚΗ Υ ΡΟΛΟΓΙΑ Εισαγωγή στην Υδρολογία (1η Άσκηση) Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο Σχολή Πολιτικών Μηχανικών Εργαστήριο Υδρολογίας και Αξιοποίησης Υδατικών Πόρων ιάρθρωση του µαθήµατος Εισαγωγή στην Υδρολογία

Διαβάστε περισσότερα

Μοντέλο Υδατικού Ισοζυγίου

Μοντέλο Υδατικού Ισοζυγίου Μοντέλο Υδατικού Ισοζυγίου ΥΔΡΟΚΡΙΤΗΣ Η νοητή γραμμή που συνδέει τα ψηλότερα σημεία των υψωμάτων της επιφάνειας του εδάφους και διαχωρίζει τη ροή των όμβριων υδάτων. ΥΔΡΟΚΡΙΤΗΣ Κουτσογιάννης και Μαμάσης,

Διαβάστε περισσότερα

Υπολογισμός δικτύων αποχέτευσης

Υπολογισμός δικτύων αποχέτευσης Υπολογισμός δικτύων αποχέτευσης Π. Σιδηρόπουλος Εργαστήριο Υδρολογίας και Ανάλυσης Υδατικών Συστημάτων Τμήμα Πολιτικών Μηχανικών Π.Θ. E-mail: psidirop@uth.gr o O υπολογισμός των δικτύων γίνεται σήμερα

Διαβάστε περισσότερα

Φόρτος εργασίας μονάδες: Ώρες 6 ο διδασκαλίας

Φόρτος εργασίας μονάδες: Ώρες 6 ο διδασκαλίας Γενικές πληροφορίες μαθήματος: Τίτλος Κωδικός Υδρολογία μαθήματος: μαθήματος: CE06-H03 Πιστωτικές Φόρτος εργασίας 119 μονάδες: (ώρες): Επίπεδο μαθήματος: Προπτυχιακό Μεταπτυχιακό Τύπος μαθήματος: Υποχρεωτικό

Διαβάστε περισσότερα

Παναγιώτης Στεφανίδης Δασολόγος-Γεωλόγος Αναπληρωτής Καθηγητής Α.Π.Θ.

Παναγιώτης Στεφανίδης Δασολόγος-Γεωλόγος Αναπληρωτής Καθηγητής Α.Π.Θ. «Η επίδραση της δασικής βλάστησης και των ορεινών υδρονομικών έργων στην απορροή, στη διάβρωση του εδάφους και στις πλημμύρες» Παναγιώτης Στεφανίδης Δασολόγος-Γεωλόγος Αναπληρωτής Καθηγητής Α.Π.Θ. 1. ΕΙΣΑΓΩΓΗ

Διαβάστε περισσότερα

ΕΜΠ Σχολή Πολιτικών Μηχανικών Τεχνική Υδρολογία Διαγώνισμα κανονικής εξέτασης

ΕΜΠ Σχολή Πολιτικών Μηχανικών Τεχνική Υδρολογία Διαγώνισμα κανονικής εξέτασης ΕΜΠ Σχολή Πολιτικών Μηχανικών Τεχνική Υδρολογία Διαγώνισμα κανονικής εξέτασης 2012-2013 1 ΠΡΩΤΗ ΕΞΕΤΑΣΗ-ΘΕΩΡΙΑ ΔΙΑΡΚΕΙΑ ΕΞΕΤΑΣΗΣ: 30 ΛΕΠΤΑ ΜΟΝΑΔΕΣ: 3 ΚΛΕΙΣΤΑ ΒΙΒΛΙΑ ΣΗΜΕΙΩΣΕΙΣ ΠΑΡΑΛΛΑΓΗ Α Θέμα 1 (μονάδες

Διαβάστε περισσότερα

. Υπολογίστε το συντελεστή διαπερατότητας κατά Darcy, την ταχύτητα ροής και την ταχύτητα διηθήσεως.

. Υπολογίστε το συντελεστή διαπερατότητας κατά Darcy, την ταχύτητα ροής και την ταχύτητα διηθήσεως. Μάθημα: Εδαφομηχανική Ι, 7 ο εξάμηνο. Διδάσκων: Ιωάννης Ορέστης Σ. Γεωργόπουλος, Επιστημονικός Συνεργάτης Τμήματος Πολιτικών Έργων Υποδομής, Δρ Πολιτικός Μηχανικός Ε.Μ.Π. Θεματική περιοχή: Υδατική ροή

Διαβάστε περισσότερα

Ανακύκλωση θρεπτικών στοιχείων λέγεται η κίνηση των θρεπτικών στοιχείων και ο ανεφοδιασμός δασικών οικοσυστημάτων με θρεπτικά συστατικά Οικοσύστημα

Ανακύκλωση θρεπτικών στοιχείων λέγεται η κίνηση των θρεπτικών στοιχείων και ο ανεφοδιασμός δασικών οικοσυστημάτων με θρεπτικά συστατικά Οικοσύστημα Δρ. Γεώργιος Ζαΐμης Ανακύκλωση θρεπτικών στοιχείων λέγεται η κίνηση των θρεπτικών στοιχείων και ο ανεφοδιασμός δασικών οικοσυστημάτων με θρεπτικά συστατικά Οικοσύστημα Απελευθέρωση ουσιών αποσύνθεση Απορρόφηση

Διαβάστε περισσότερα

Τεχνική Υδρολογία. Κεφάλαιο 1 ο : Εισαγωγή. Φώτιος Π. ΜΑΡΗΣ

Τεχνική Υδρολογία. Κεφάλαιο 1 ο : Εισαγωγή. Φώτιος Π. ΜΑΡΗΣ Τμήμα Δασολογίας & Διαχείρισης Περιβάλλοντος & Φυσικών Πόρων Εργαστήριο Διευθέτησης Ορεινών Υδάτων και Διαχείρισης Κινδύνου Προπτυχιακό Πρόγραμμα Σπουδών Τεχνική Υδρολογία Κεφάλαιο 1 ο : Εισαγωγή Φώτιος

Διαβάστε περισσότερα

Από χρόνο σε χρόνο Κατά τη διάρκεια ενός χρόνου Από εποχή σε εποχή Μετά από μια βροχόπτωση Μετά το λιώσιμο του χιονιού Σε διάφορα σημεία της λεκάνης α

Από χρόνο σε χρόνο Κατά τη διάρκεια ενός χρόνου Από εποχή σε εποχή Μετά από μια βροχόπτωση Μετά το λιώσιμο του χιονιού Σε διάφορα σημεία της λεκάνης α Ζαΐμης Γεώργιος Από χρόνο σε χρόνο Κατά τη διάρκεια ενός χρόνου Από εποχή σε εποχή Μετά από μια βροχόπτωση Μετά το λιώσιμο του χιονιού Σε διάφορα σημεία της λεκάνης απορροής ΕΙΝΑΙ Η ΙΔΙΑ; Μετά από

Διαβάστε περισσότερα

ΙΑΧΕΙΡΙΣΗ ΜΕΤΕΩΡΟΛΟΓΙΚΗΣ ΚΑΙ Υ ΡΟΛΟΓΙΚΗΣ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΑΣ ΣΤΑ ΑΣΙΚΑ ΟΙΚΟΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΤΗΣ ΧΩΡΑΣ

ΙΑΧΕΙΡΙΣΗ ΜΕΤΕΩΡΟΛΟΓΙΚΗΣ ΚΑΙ Υ ΡΟΛΟΓΙΚΗΣ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΑΣ ΣΤΑ ΑΣΙΚΑ ΟΙΚΟΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΤΗΣ ΧΩΡΑΣ ΙΝΣΤΙΤΟΥΤΟ ΑΣΙΚΩΝ ΕΡΕΥΝΩΝ ΑΘΗΝΩΝ ΙΑΧΕΙΡΙΣΗ ΜΕΤΕΩΡΟΛΟΓΙΚΗΣ ΚΑΙ Υ ΡΟΛΟΓΙΚΗΣ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΑΣ ΣΤΑ ΑΣΙΚΑ ΟΙΚΟΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΤΗΣ ΧΩΡΑΣ ρ. Κ. ΤΣΑΓΚΑΡΗ ΜΕΤΕΩΡΟΛΟΓΙΚΗ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΑ ΣΤΑ ΑΣΙΚΑ ΟΙΚΟΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΤΗΣ ΧΩΡΑΣ Ο πολυλειτουργικός

Διαβάστε περισσότερα

Μελέτη και κατανόηση των διαφόρων φάσεων του υδρολογικού κύκλου.

Μελέτη και κατανόηση των διαφόρων φάσεων του υδρολογικού κύκλου. Ζαΐμης Γεώργιος Κλάδος της Υδρολογίας. Μελέτη και κατανόηση των διαφόρων φάσεων του υδρολογικού κύκλου. Η απόκτηση βασικών γνώσεων της ατμόσφαιρας και των μετεωρολογικών παραμέτρων που διαμορφώνουν το

Διαβάστε περισσότερα

ΕΦΑΡΜΟΣΜΕΝΗ ΥΔΡΑΥΛΙΚΗ ΥΔΡΑΥΛΙΚΑ ΕΡΓΑ ΟΔΟΠΟΙΙΑΣ

ΕΦΑΡΜΟΣΜΕΝΗ ΥΔΡΑΥΛΙΚΗ ΥΔΡΑΥΛΙΚΑ ΕΡΓΑ ΟΔΟΠΟΙΙΑΣ ΕΦΑΡΜΟΣΜΕΝΗ ΥΔΡΑΥΛΙΚΗ ΥΔΡΑΥΛΙΚΑ ΕΡΓΑ ΟΔΟΠΟΙΙΑΣ ΥΔΡΑΥΛΙΚΑ ΕΡΓΑ ΟΔΟΠΟΙΙΑΣ ΥΔΡΑΥΛΙΚΑ ΕΡΓΑ ΟΔΟΠΟΙΙΑΣ Τάφροι Οχετοί Δίκτυα ομβρίων Στραγγιστικά δίκτυα Ρείθρα Διευθετήσεις ποταμών και χειμάρρων ΥΔΡΑΥΛΙΚΑ ΕΡΓΑ

Διαβάστε περισσότερα

1. ΥΔΡΟΛΟΓΙΑ & ΔΙΑΧΕΙΡΙΣΗ ΥΔΑΤΙΚΩΝ ΠΟΡΩΝ Εξάμηνο: Κωδικός μαθήματος:

1. ΥΔΡΟΛΟΓΙΑ & ΔΙΑΧΕΙΡΙΣΗ ΥΔΑΤΙΚΩΝ ΠΟΡΩΝ Εξάμηνο: Κωδικός μαθήματος: ΕΞΑΜΗΝΟ Δ 1. ΥΔΡΟΛΟΓΙΑ & ΔΙΑΧΕΙΡΙΣΗ ΥΔΑΤΙΚΩΝ ΠΟΡΩΝ Εξάμηνο: 4 Κωδικός μαθήματος: ΖTΠO-4011 Επίπεδο μαθήματος: Υποχρεωτικό Ώρες ανά εβδομάδα Θεωρία Εργαστήριο Συνολικός αριθμός ωρών: 5 3 2 Διδακτικές Μονάδες

Διαβάστε περισσότερα

Υδρογραφήματα υδρορρευμάτων δείχνει την παροχή ενός ποταμού σε μια απλή θέση ως συνάρτηση του χρόνου

Υδρογραφήματα υδρορρευμάτων δείχνει την παροχή ενός ποταμού σε μια απλή θέση ως συνάρτηση του χρόνου Υδρογραφήματα υδρορρευμάτων δείχνει την παροχή ενός ποταμού σε μια απλή θέση ως συνάρτηση του χρόνου είναι δυνατόν να διαχωρίσουμε το υδρογράφημα στις συνιστώσες του της: χερσαίας ροής βασικής ροής ενδοροής

Διαβάστε περισσότερα

Υδροµετεωρολογία. Εισαγωγή στα υδρογραφήµατα. Νίκος Μαµάσης, Αθήνα 2009 ΙΑΡΘΡΩΣΗ ΤΟΥ ΜΑΘΗΜΑΤΟΣ: ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΑ Υ ΡΟΓΡΑΦΗΜΑΤΑ

Υδροµετεωρολογία. Εισαγωγή στα υδρογραφήµατα. Νίκος Μαµάσης, Αθήνα 2009 ΙΑΡΘΡΩΣΗ ΤΟΥ ΜΑΘΗΜΑΤΟΣ: ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΑ Υ ΡΟΓΡΑΦΗΜΑΤΑ Υδροµετεωρολογία Εισαγωγή στα υδρογραφήµατα Νίκος Μαµάσης, Αθήνα 009 ΙΑΡΘΡΩΣΗ ΤΟΥ ΜΑΘΗΜΑΤΟΣ: ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΑ Υ ΡΟΓΡΑΦΗΜΑΤΑ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ ΛΕΚΑΝΗΣ ΑΠΟΡΡΟΗΣ Υ ΡΟΓΡΑΦΗΜΑ ΣΥΝΟΛΙΚΗ ΕΚΤΙΜΗΣΗ ΕΛΛΕΙΜΑΤΩΝ Υ ΡΟΚΡΙΤΗΣ

Διαβάστε περισσότερα

Αγρομετεωρολογία - Κλιματολογία

Αγρομετεωρολογία - Κλιματολογία Αγρομετεωρολογία - Κλιματολογία 5 ο Μάθημα 4.1 Εξάτμιση Η ατμόσφαιρα, κυρίως στο κατώτερο τμήμα της, περιέχει πάντοτε μια μεταβλητή ποσότητα νερού. Η ποσότητα αυτή παρουσιάζεται σε αέρια κατάσταση (υδρατμοί),

Διαβάστε περισσότερα

Μοντέλο Υδατικού Ισοζυγίου

Μοντέλο Υδατικού Ισοζυγίου Μοντέλο Υδατικού Ισοζυγίου ΥΔΡΟΚΡΙΤΗΣ Η νοητή γραμμή που συνδέει τα ψηλότερα σημεία των υψωμάτων της επιφάνειας του εδάφους και διαχωρίζει τη ροή των όμβριων υδάτων. ΥΔΡΟΚΡΙΤΗΣ Κουτσογιάννης και Μαμάσης,

Διαβάστε περισσότερα

ΤΕΙ Καβάλας, Τμήμα Δασοπονίας και Διαχείρισης Φυσικού Περιβάλλοντος Μάθημα: Μετεωρολογία-Κλιματολογία. Υπεύθυνη : Δρ Μάρθα Λαζαρίδου Αθανασιάδου

ΤΕΙ Καβάλας, Τμήμα Δασοπονίας και Διαχείρισης Φυσικού Περιβάλλοντος Μάθημα: Μετεωρολογία-Κλιματολογία. Υπεύθυνη : Δρ Μάρθα Λαζαρίδου Αθανασιάδου 7. ΤΟ ΝΕΡΟ ΤΗΣ ΑΤΜΟΣΦΑΙΡΑΣ ΤΕΙ Καβάλας, Τμήμα Δασοπονίας και Διαχείρισης Φυσικού Περιβάλλοντος Μάθημα: Μετεωρολογία-Κλιματολογία. Υπεύθυνη : Δρ Μάρθα Λαζαρίδου Αθανασιάδου 1 7. ΤΟ ΝΕΡΟ ΤΗΣ ΑΤΜΟΣΦΑΙΡΑΣ

Διαβάστε περισσότερα

ΑΤΜΟΣΦΑΙΡΙΚΑ ΑΠΟΒΛΗΜΑΤΑ

ΑΤΜΟΣΦΑΙΡΙΚΑ ΑΠΟΒΛΗΜΑΤΑ 8.ΥΔΑΤΩΔΗ ΑΤΜΟΣΦΑΙΡΙΚΑ ΑΠΟΒΛΗΜΑΤΑ ΤΕΙ Καβάλας, Τμήμα Δασοπονίας και Διαχείρισης Φυσικού Περιβάλλοντος Μάθημα: Μετεωρολογία-Κλιματολογία. Υπεύθυνη : Δρ Μάρθα Λαζαρίδου Αθανασιάδου 1 ΥΔΑΤΩΔΗ ΑΤΜΟΣΦΑΙΡΙΚΑ

Διαβάστε περισσότερα

υδρογραφήματος Μάθημα: ΥΔΡΟΓΕΩΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗ Φώτιος Π. Μάρης, Αναπλ. Καθηγητής Δ.Π.Θ. 11 η Διάλεξη : Μοντελοποίηση μοναδιαίου Πολυτεχνική Σχολή

υδρογραφήματος Μάθημα: ΥΔΡΟΓΕΩΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗ Φώτιος Π. Μάρης, Αναπλ. Καθηγητής Δ.Π.Θ. 11 η Διάλεξη : Μοντελοποίηση μοναδιαίου Πολυτεχνική Σχολή Πολυτεχνική Σχολή Τμήμα Πολιτικών Μηχανικών Εργαστήριο Υδρολογίας και Υδραυλικών Έργων Μάθημα: ΥΔΡΟΓΕΩΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗ 11 η Διάλεξη : Μοντελοποίηση μοναδιαίου υδρογραφήματος Φώτιος Π. Μάρης, Αναπλ. Καθηγητής

Διαβάστε περισσότερα

ΤΜΗΜΑ ΠΟΛΙΤΙΚΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ Α.Π.Θ. ΤΟΜΕΑΣ ΥΔΡΑΥΛΙΚΗΣ ΚΑΙ ΤΕΧΝΙΚΗΣ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ

ΤΜΗΜΑ ΠΟΛΙΤΙΚΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ Α.Π.Θ. ΤΟΜΕΑΣ ΥΔΡΑΥΛΙΚΗΣ ΚΑΙ ΤΕΧΝΙΚΗΣ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ ΤΜΗΜΑ ΠΟΛΙΤΙΚΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ Α.Π.Θ. ΤΟΜΕΑΣ ΥΔΡΑΥΛΙΚΗΣ ΚΑΙ ΤΕΧΝΙΚΗΣ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ Γενικές έννοιες Μία ροή χαρακτηρίζεται ανομοιόμορφη, όταν το βάθος μεταβάλλεται από διατομή σε διατομή. Η μεταβολή μπορεί να

Διαβάστε περισσότερα

Διαχείριση Υδατικών Πόρων

Διαχείριση Υδατικών Πόρων Διαχείριση Υδατικών Πόρων Εισαγωγή Βασικές Έννοιες Μοντέλο Υδατικού Ισοζυγίου Δρ Μ.Σπηλιώτη Λέκτορα ΔΠΘ Χρυσάνθου, 2013 Λειψυδρία Προσωρινή κατάσταση Φυσικά Αίτια Ξηρασία (drought) Ανθρωπογενή Αίτια Έλλειμμα

Διαβάστε περισσότερα

Πλημμύρες Υδρολογικές εφαρμογές με τη χρήση GIS

Πλημμύρες Υδρολογικές εφαρμογές με τη χρήση GIS Πλημμύρες Υδρολογικές εφαρμογές με τη χρήση GIS Νίκος Μαμάσης Εργαστήριο Υδρολογίας και Αξιοποίησης Υδατικών Πόρων Αθήνα 2014 Υδρολογικές εφαρμογές με τη χρήση GIS Γενικά Η τεχνολογία των Συστημάτων Γεωγραφικής

Διαβάστε περισσότερα

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΔΥΤΙΚΗΣ ΜΑΚΕΔΟΝΙΑΣ ΤΜΗΜΑ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ ΥΔΡΟΛΟΓΙΑ 3. ΕΞΑΤΜΙΣΗ ΚΑΙ ΔΙΑΠΝΟΗ

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΔΥΤΙΚΗΣ ΜΑΚΕΔΟΝΙΑΣ ΤΜΗΜΑ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ ΥΔΡΟΛΟΓΙΑ 3. ΕΞΑΤΜΙΣΗ ΚΑΙ ΔΙΑΠΝΟΗ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΔΥΤΙΚΗΣ ΜΑΚΕΔΟΝΙΑΣ ΤΜΗΜΑ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ ΥΔΡΟΛΟΓΙΑ 3. ΕΞΑΤΜΙΣΗ ΚΑΙ ΔΙΑΠΝΟΗ 3.1 ΓΕΝΙΚΑ Εξάτμιση, διαπνοή, πραγματική και δυνητική εξατμισοδιαπνοή, μέθοδοι εκτίμησης της εξάτμισης από

Διαβάστε περισσότερα

ΤΕΧΝΙΚΗ ΥΔΡΟΛΟΓΙΑ ΔΙΗΘΗΣΗ

ΤΕΧΝΙΚΗ ΥΔΡΟΛΟΓΙΑ ΔΙΗΘΗΣΗ Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο Σχολή Πολιτικών Μηχανικών Τομέας Υδατικών Πόρων ΤΕΧΝΙΚΗ ΥΔΡΟΛΟΓΙΑ ΔΙΗΘΗΣΗ Νίκος Μαμάσης, Επίκουρος Καθηγητής ΕΜΠ ΑΔΕΙΑ ΧΡΗΣΗΣ Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό υπόκειται σε άδειες

Διαβάστε περισσότερα

Υγρασία Θερμοκρασία Άνεμος Ηλιακή Ακτινοβολία. Κατακρημνίσματα

Υγρασία Θερμοκρασία Άνεμος Ηλιακή Ακτινοβολία. Κατακρημνίσματα Ζαΐμης Γεώργιος Υγρασία Θερμοκρασία Άνεμος Ηλιακή Ακτινοβολία Κατακρημνίσματα ΝΕΡΟ - Τρεις μορφές Υγρασία στην Ατμόσφαιρα Εξάτμιση και Διαπνοή Ελλάδα που περισσότερες βροχοπτώσεις και γιατί; Υγρασία

Διαβάστε περισσότερα

ΕΚΤΙΜΗΣΗ ΠΛΗΜΜΥΡΙΚΩΝ ΠΑΡΟΧΩΝ ΥΔΑΤΟΡΡΕΥΜΑΤΟΣ ΣΤΗΝ ΠΕΡΙΟΧΗ ΤΕΜΠΩΝ ΛΑΡΙΣΑΣ

ΕΚΤΙΜΗΣΗ ΠΛΗΜΜΥΡΙΚΩΝ ΠΑΡΟΧΩΝ ΥΔΑΤΟΡΡΕΥΜΑΤΟΣ ΣΤΗΝ ΠΕΡΙΟΧΗ ΤΕΜΠΩΝ ΛΑΡΙΣΑΣ Τεχνολογικό Εκπαιδευτικό Ίδρυμα Θεσσαλίας Τμήμα Πολιτικών Μηχανικών Τ.Ε. Λάρισας Π.Μ.Σ. «Σύγχρονες Τεχνολογίες Έργων Διαχείρισης Περιβάλλοντος» ΕΚΤΙΜΗΣΗ ΠΛΗΜΜΥΡΙΚΩΝ ΠΑΡΟΧΩΝ ΥΔΑΤΟΡΡΕΥΜΑΤΟΣ ΣΤΗΝ ΠΕΡΙΟΧΗ

Διαβάστε περισσότερα

ΚΛΙΜΑ. ιαµόρφωση των κλιµατικών συνθηκών

ΚΛΙΜΑ. ιαµόρφωση των κλιµατικών συνθηκών ΚΛΙΜΑ ιαµόρφωση των κλιµατικών συνθηκών ρ. Ε. Λυκούδη Αθήνα 2005 Κλίµα Μεγάλο ενδιαφέρον παρουσιάζει η γνώση του κλίµατος που επικρατεί σε κάθε περιοχή, για τη ζωή του ανθρώπου και τις καλλιέργειες. Εξίσου

Διαβάστε περισσότερα

Τεχνική Υδρολογία (Ασκήσεις)

Τεχνική Υδρολογία (Ασκήσεις) Τμήμα Δασολογίας & Διαχείρισης Περιβάλλοντος & Φυσικών Πόρων Εργαστήριο Διευθέτησης Ορεινών Υδάτων και Διαχείρισης Κινδύνου Προπτυχιακό Πρόγραμμα Σπουδών Τεχνική Υδρολογία (Ασκήσεις) Κεφάλαιο 1 ο : Εισαγωγή

Διαβάστε περισσότερα

Διαχείριση Υδατικών Πόρων

Διαχείριση Υδατικών Πόρων Διαχείριση Υδατικών Πόρων Εισαγωγή Βασικές Έννοιες Μοντέλο Υδατικού Ισοζυγίου Δρ Μ.Σπηλιώτη Λέκτορα ΔΠΘ Χρυσάνθου, 2013 Λειψυδρία Προσωρινή κατάσταση Φυσικά Αίτια Ξηρασία (drought) Ανθρωπογενή Αίτια Έλλειμμα

Διαβάστε περισσότερα

Μετεωρολογία Κλιματολογία (ΘΕΩΡΙΑ):

Μετεωρολογία Κλιματολογία (ΘΕΩΡΙΑ): Μετεωρολογία Κλιματολογία (ΘΕΩΡΙΑ): Μιχάλης Βραχνάκης Αναπληρωτής Καθηγητής ΤΕΙ Θεσσαλίας ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ 6 ΟΥ ΜΑΘΗΜΑΤΟΣ ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1. Η ΓΗ ΚΑΙ Η ΑΤΜΟΣΦΑΙΡΑ ΤΗΣ ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2. ΗΛΙΑΚΗ ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΑ ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3. ΘΕΡΜΟΚΡΑΣΙΑ

Διαβάστε περισσότερα

Εφαρμογή προσομοίωσης Monte Carlo για την παραγωγή πλημμυρικών υδρογραφημάτων σε Μεσογειακές λεκάνες

Εφαρμογή προσομοίωσης Monte Carlo για την παραγωγή πλημμυρικών υδρογραφημάτων σε Μεσογειακές λεκάνες Εφαρμογή προσομοίωσης Monte Carlo για την παραγωγή πλημμυρικών υδρογραφημάτων σε Μεσογειακές λεκάνες Μαστροθεόδωρος Θεόδωρος Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο Δεκέμβριος 2013 Σκοπός και διάρθρωση Μελέτη μηχανισμών

Διαβάστε περισσότερα

Σημερινές και μελλοντικές υδατικές ανάγκες των καλλιεργειών της δελταϊκής πεδιάδας του Πηνειού

Σημερινές και μελλοντικές υδατικές ανάγκες των καλλιεργειών της δελταϊκής πεδιάδας του Πηνειού Σημερινές και μελλοντικές υδατικές ανάγκες των καλλιεργειών της δελταϊκής πεδιάδας του Πηνειού Σπυρίδων Κωτσόπουλος Καθηγητής, Διαχείριση Υδατικών Πόρων Τμήμα Πολιτικών Μηχανικών Τ.Ε. ΤΕΙ Θεσσαλίας AGROCLIMA

Διαβάστε περισσότερα

Tαξινόμηση υδρορρεύματος

Tαξινόμηση υδρορρεύματος Tαξινόμηση υδρορρεύματος Αποτελεί μια ευρέως εφαρμοσμένη μέθοδο χαρακτηρισμού των υδρορρευμάτων που βασίζεται στην προϋπόθεση ότι ο αριθμός ταξινόμησης έχει κάποια σχέση με το μέγεθος της περιοχής τροφοδοσίας

Διαβάστε περισσότερα

ΕΘΝΙΚΟ ΜΕΤΣΟΒΙΟ ΠΟΛΥΤΕΧΝΕΙΟ

ΕΘΝΙΚΟ ΜΕΤΣΟΒΙΟ ΠΟΛΥΤΕΧΝΕΙΟ ΕΘΝΙΚΟ ΜΕΤΣΟΒΙΟ ΠΟΛΥΤΕΧΝΕΙΟ ΔΠΜΣ Επιστήμη & Τεχνολογία Υδατικών Πόρων Κατάρτιση Μεθοδολογικού Πλαισίου για την Εκπόνηση Χαρτών Πλημμύρας Παρουσίαση: Αλέξανδρος Θ. Γκιόκας Πολ. Μηχανικός ΕΜΠ e-mail: al.gkiokas@gmail.com

Διαβάστε περισσότερα

ΥΔΡΟΧΗΜΕΙΑ. Ενότητα 1:Εισαγωγικές έννοιες της Υδρογεωλογίας. Ζαγγανά Ελένη Σχολή : Θετικών Επιστημών Τμήμα : Γεωλογίας

ΥΔΡΟΧΗΜΕΙΑ. Ενότητα 1:Εισαγωγικές έννοιες της Υδρογεωλογίας. Ζαγγανά Ελένη Σχολή : Θετικών Επιστημών Τμήμα : Γεωλογίας ΥΔΡΟΧΗΜΕΙΑ Ενότητα 1:Εισαγωγικές έννοιες της Υδρογεωλογίας Ζαγγανά Ελένη Σχολή : Θετικών Επιστημών Τμήμα : Γεωλογίας Σκοποί ενότητας Συνοπτική παρουσίαση του Εργαστηρίου Υδρογεωλογίας του Τμήματος Γεωλογίας

Διαβάστε περισσότερα

ΔΙΑΚΡΙΣΗ ΦΕΡΤΩΝ ΥΛΙΚΩΝ ΣΤΟ ΧΩΡΟ ΤΩΝ ΧΕΙΜΑΡΡΩΔΩΝ ΡΕΜΜΑΤΩΝ ΜΕΡΟΣ Α. ΥΠΕΥΘΥΝΟΣ ΜΑΘΗΜΑΤΟΣ Δρ. Γ. ΖΑΙΜΗΣ

ΔΙΑΚΡΙΣΗ ΦΕΡΤΩΝ ΥΛΙΚΩΝ ΣΤΟ ΧΩΡΟ ΤΩΝ ΧΕΙΜΑΡΡΩΔΩΝ ΡΕΜΜΑΤΩΝ ΜΕΡΟΣ Α. ΥΠΕΥΘΥΝΟΣ ΜΑΘΗΜΑΤΟΣ Δρ. Γ. ΖΑΙΜΗΣ ΔΙΑΚΡΙΣΗ ΦΕΡΤΩΝ ΥΛΙΚΩΝ ΣΤΟ ΧΩΡΟ ΤΩΝ ΧΕΙΜΑΡΡΩΔΩΝ ΡΕΜΜΑΤΩΝ ΜΕΡΟΣ Α ΥΠΕΥΘΥΝΟΣ ΜΑΘΗΜΑΤΟΣ Δρ. Γ. ΖΑΙΜΗΣ Παραγωγή Διάφορα χειμαρρικά φαινόμενα Κυρίως χώρο λεκάνης απορροής Κλίμα επιδρά στο γεωλογικό, συνάρτηση

Διαβάστε περισσότερα

Μάθημα: ΥΔΡΟΓΕΩΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗ

Μάθημα: ΥΔΡΟΓΕΩΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗ Πολυτεχνική Σχολή Τμήμα Πολιτικών Μηχανικών Εργαστήριο Υδρολογίας και Υδραυλικών Έργων Μάθημα: ΥΔΡΟΓΕΩΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗ 8 η Διάλεξη : Υδραυλική Τραχύτητα Φώτιος Π. Μάρης, Αναπλ. Καθηγητής Δ.Π.Θ. Πηγή: Τίτλος

Διαβάστε περισσότερα

2. Τι ονομάζομε μετεωρολογικά φαινόμενα, μετεωρολογικά στοιχεία, κλιματολογικά στοιχεία αναφέρατε παραδείγματα.

2. Τι ονομάζομε μετεωρολογικά φαινόμενα, μετεωρολογικά στοιχεία, κλιματολογικά στοιχεία αναφέρατε παραδείγματα. ΘΕΜΑΤΑ ΜΕΤΕΩΡΟΛΟΓΙΑΣ-ΚΛΙΜΑΤΟΛΟΓΙΑΣ 1. Διευκρινίστε τις έννοιες «καιρός» και «κλίμα» 2. Τι ονομάζομε μετεωρολογικά φαινόμενα, μετεωρολογικά στοιχεία, κλιματολογικά στοιχεία αναφέρατε παραδείγματα. 3. Ποιοι

Διαβάστε περισσότερα

ΤΕΧΝΙΚΗ ΥΔΡΟΛΟΓΙΑ ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΑ ΥΔΡΟΓΡΑΦΗΜΑΤΑ

ΤΕΧΝΙΚΗ ΥΔΡΟΛΟΓΙΑ ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΑ ΥΔΡΟΓΡΑΦΗΜΑΤΑ Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο Σχολή Πολιτικών Μηχανικών Τομέας Υδατικών Πόρων ΤΕΧΝΙΚΗ ΥΔΡΟΛΟΓΙΑ ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΑ ΥΔΡΟΓΡΑΦΗΜΑΤΑ Νίκος Μαμάσης, Επίκουρος Καθηγητής ΕΜΠ ΑΔΕΙΑ ΧΡΗΣΗΣ Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό

Διαβάστε περισσότερα

1. Το φαινόµενο El Niño

1. Το φαινόµενο El Niño 1. Το φαινόµενο El Niño Με την λέξη Ελ Νίνιο, προσφωνούν οι Ισπανόφωνοι το Θείο Βρέφος. Η ίδια λέξη χρησιµοποιείται για να εκφράσει µια µεταβολή του καιρού στις ακτές του Περού, που εµφανίζεται εδώ και

Διαβάστε περισσότερα

Εργασία Γεωλογίας και Διαχείρισης Φυσικών Πόρων

Εργασία Γεωλογίας και Διαχείρισης Φυσικών Πόρων Εργασία Γεωλογίας και Διαχείρισης Φυσικών Πόρων Αλμπάνη Βάλια Καραμήτρου Ασημίνα Π.Π.Σ.Π.Α. Υπεύθυνος Καθηγητής: Δημήτριος Μανωλάς Αθήνα 2013 1 Πίνακας περιεχομένων ΦΥΣΙΚΟΙ ΠΟΡΟΙ...2 Εξαντλούμενοι φυσικοί

Διαβάστε περισσότερα

ΥΔΡΟΛΟΓΙΑ. Ενότητα 8:Υδρογραφήματα-ΜοναδιαίοΥδρογράφημα - Συνθετικό Μοναδιαίο Υδρογράφημα: Ασκήσεις. Καθ. Αθανάσιος Λουκάς

ΥΔΡΟΛΟΓΙΑ. Ενότητα 8:Υδρογραφήματα-ΜοναδιαίοΥδρογράφημα - Συνθετικό Μοναδιαίο Υδρογράφημα: Ασκήσεις. Καθ. Αθανάσιος Λουκάς Τμήμα Πολιτικών Μηχανικών Πανεπιστήμιο Θεσσαλίας ΥΔΡΟΛΟΓΙΑ Ενότητα 8:Υδρογραφήματα-ΜοναδιαίοΥδρογράφημα - Συνθετικό Μοναδιαίο Υδρογράφημα: Ασκήσεις Καθ. Αθανάσιος Λουκάς Εργαστήριο Υδρολογίας και Ανάλυσης

Διαβάστε περισσότερα

ΧΕΙΜΑΡΡΩΔΗ ΡΕΥΜΑΤΑ ΜΕΡΟΣ Β. ΥΠΕΥΘΥΝΟΣ ΜΑΘΗΜΑΤΟΣ Δρ. Γ. ΖΑΙΜΗΣ

ΧΕΙΜΑΡΡΩΔΗ ΡΕΥΜΑΤΑ ΜΕΡΟΣ Β. ΥΠΕΥΘΥΝΟΣ ΜΑΘΗΜΑΤΟΣ Δρ. Γ. ΖΑΙΜΗΣ ΧΕΙΜΑΡΡΩΔΗ ΡΕΥΜΑΤΑ ΜΕΡΟΣ Β ΥΠΕΥΘΥΝΟΣ ΜΑΘΗΜΑΤΟΣ Δρ. Γ. ΖΑΙΜΗΣ Για το σχηματισμό της χειμαρρικής δράσης ενεργούν οι εξής παράγοντες: Άμεσοι Παράγοντες Το κλίμα Το γεωλογικό υπόθεμα Η ανάγλυφη όψη Η βλάστηση

Διαβάστε περισσότερα

Τύποι χωμάτινων φραγμάτων (α) Με διάφραγμα (β) Ομογενή (γ) Ετερογενή ή κατά ζώνες

Τύποι χωμάτινων φραγμάτων (α) Με διάφραγμα (β) Ομογενή (γ) Ετερογενή ή κατά ζώνες Χωμάτινα Φράγματα Κατασκευάζονται με γαιώδη υλικά που διατηρούν τα ιδιαίτερα χαρακτηριστικά τους Αντλούν την αντοχή τους από την τοποθέτηση, το συντελεστή εσωτερικής τριβής και τη συνάφειά τους. Παρά τη

Διαβάστε περισσότερα

Πλημμύρες & αντιπλημμυρικά έργα

Πλημμύρες & αντιπλημμυρικά έργα Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο Τομέας Υδατικών Πόρων και Περιβάλλοντος Πλημμύρες & αντιπλημμυρικά έργα Υδρολογικές εφαρμογές με τη χρήση GIS Νίκος Μαμάσης, Επίκουρος Καθηγητής ΕΜΠ Σχολή Πολιτικών Μηχανικών

Διαβάστε περισσότερα

ΥΔΡΟΛΟΓΙΑ. Ενότητα 1: Εισαγωγή στις υδρολογικές διεργασίες. Καθ. Αθανάσιος Λουκάς. Εργαστήριο Υδρολογίας και Ανάλυσης Υδατικών Συστημάτων

ΥΔΡΟΛΟΓΙΑ. Ενότητα 1: Εισαγωγή στις υδρολογικές διεργασίες. Καθ. Αθανάσιος Λουκάς. Εργαστήριο Υδρολογίας και Ανάλυσης Υδατικών Συστημάτων Τμήμα Πολιτικών Μηχανικών Πανεπιστήμιο Θεσσαλίας ΥΔΡΟΛΟΓΙΑ Καθ. Αθανάσιος Λουκάς Εργαστήριο Υδρολογίας και Ανάλυσης Υδατικών Συστημάτων Τμήμα Πολιτικών Μηχανικών Πολυτεχνική Σχολή ΥΔΡΟΛΟΓΙΑ (ΤΕΧΝΙΚΗ ΥΔΡΟΛΟΓΙΑ,

Διαβάστε περισσότερα

Επιφανειακή άρδευση (τείνει να εκλείψει) Άρδευση με καταιονισμό ή τεχνητή βροχή (επικρατεί παγκόσμια)

Επιφανειακή άρδευση (τείνει να εκλείψει) Άρδευση με καταιονισμό ή τεχνητή βροχή (επικρατεί παγκόσμια) Επιφανειακή άρδευση (τείνει να εκλείψει) Υπάρδευση ή υπόγεια άρδευση (καταργήθηκε στην Ελλάδα) Άρδευση με καταιονισμό ή τεχνητή βροχή (επικρατεί παγκόσμια) Άρδευση με σταγόνες ή στάγδην άρδευση (εξελίσσεται)

Διαβάστε περισσότερα

Μάθημα: Διευθετήσεις Χειμάρρων

Μάθημα: Διευθετήσεις Χειμάρρων ΔΗΜΟΚΡΙΤΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΡΑΚΗΣ Τμήμα Δασολογίας και Διαχείρισης Περιβάλλοντος και Φυσικών Πόρων Εργαστήριο Διευθέτησης Ορεινών Υδάτων και Διαχείρισης Κινδύνου Μεταπτυχιακό Πρόγραμμα Σπουδών: Κατεύθυνση

Διαβάστε περισσότερα

Τα ποτάμια και οι λίμνες της Ελλάδας. Λάγιος Βασίλειος, Εκπαιδευτικός

Τα ποτάμια και οι λίμνες της Ελλάδας. Λάγιος Βασίλειος, Εκπαιδευτικός Τα ποτάμια και οι λίμνες της Ελλάδας Λάγιος Βασίλειος, Εκπαιδευτικός Ποτάμι είναι το ρεύμα γλυκού νερού που κινείται από τα ψηλότερα (πηγές) προς τα χαμηλότερα μέρη της επιφάνειας της Γης (πεδινά) και

Διαβάστε περισσότερα

Ε λ Νίνιο (El Niño) ονοµάζεται το θερµό βόρειο θαλάσσιο ρεύµα που εµφανίζεται στις ακτές του Περού και του Ισηµερινού, αντικαθιστώντας το ψυχρό νότιο ρεύµα Humboldt. Με κλιµατικούς όρους αποτελει µέρος

Διαβάστε περισσότερα

ΥδροδυναµικέςΜηχανές

ΥδροδυναµικέςΜηχανές ΥδροδυναµικέςΜηχανές Υδραυλική ενέργεια Εργαστήριο Αιολικής Ενέργειας Τ.Ε.Ι. Κρήτης ηµήτρης Αλ. Κατσαπρακάκης Υδραυλικήενέργεια Υδραυλική ενέργεια ονοµάζεται η ενέργεια που προέρχεται απότονερό: καθώςτονερόπέφτειαπόκάποιούψος

Διαβάστε περισσότερα

Εξωγενείς. παράγοντες ΑΠΟΣΑΘΡΩΣΗ

Εξωγενείς. παράγοντες ΑΠΟΣΑΘΡΩΣΗ Κεφάλαιο 3 ο : Αποσάθρωση Εξωγενείς παράγοντες Ονοµάζονται εκείνοι οι παράγοντες που συντελούν στην καταστροφή του αναγλύφου Ο φυσικός τους χώρος είναι η επιφάνεια της γης. Έχουν σαν έδρα τους την ατµόσφαιρα

Διαβάστε περισσότερα

ΤΟ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΙΚΟ ΠΡΟΒΛΗΜΑ ΤΗΣ ΘΕΣΣΑΛΙΑΣ ΚΑΙ Η ΜΕΤΑΦΟΡΑ ΝΕΡΟΥ ΑΠΟ ΤΟΝ ΑΝΩ ΡΟΥ ΤΟΥ ΑΧΕΛΩΟΥ

ΤΟ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΙΚΟ ΠΡΟΒΛΗΜΑ ΤΗΣ ΘΕΣΣΑΛΙΑΣ ΚΑΙ Η ΜΕΤΑΦΟΡΑ ΝΕΡΟΥ ΑΠΟ ΤΟΝ ΑΝΩ ΡΟΥ ΤΟΥ ΑΧΕΛΩΟΥ ΤΟ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΙΚΟ ΠΡΟΒΛΗΜΑ ΤΗΣ ΘΕΣΣΑΛΙΑΣ ΚΑΙ Η ΜΕΤΑΦΟΡΑ ΝΕΡΟΥ ΑΠΟ ΤΟΝ ΑΝΩ ΡΟΥ ΤΟΥ ΑΧΕΛΩΟΥ Δρ. Γιάννης Α. Μυλόπουλος, Καθηγητής Πολυτεχνικής Σχολής Α.Π.Θ. 1. Η ΙΔΙΑΙΤΕΡΟΤΗΤΑ ΤΟΥ ΠΡΟΒΛΗΜΑΤΟΣ ΤΟΥ ΝΕΡΟΥ ΣΤΗΝ

Διαβάστε περισσότερα

ΕΘΝΙΚΟ ΜΕΤΣΟΒΙΟ ΠΟΛΥΤΕΧΝΕΙΟ ΣΧΟΛΗ ΠΟΛΙΤΙΚΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΤΟΜΕΑΣ ΥΔΑΤΙΚΩΝ ΠΟΡΩΝ ΚΑΙ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ

ΕΘΝΙΚΟ ΜΕΤΣΟΒΙΟ ΠΟΛΥΤΕΧΝΕΙΟ ΣΧΟΛΗ ΠΟΛΙΤΙΚΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΤΟΜΕΑΣ ΥΔΑΤΙΚΩΝ ΠΟΡΩΝ ΚΑΙ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ ΕΘΝΙΚΟ ΜΕΤΣΟΒΙΟ ΠΟΛΥΤΕΧΝΕΙΟ ΣΧΟΛΗ ΠΟΛΙΤΙΚΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΤΟΜΕΑΣ ΥΔΑΤΙΚΩΝ ΠΟΡΩΝ ΚΑΙ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ Εκτίμηση της διακύμανσης της παροχής αιχμής σε λεκάνες της Πελοποννήσου με συγκριτική αξιολόγηση δύο διαδεδομένων

Διαβάστε περισσότερα

μελετά τις σχέσεις μεταξύ των οργανισμών και με το περιβάλλον τους

μελετά τις σχέσεις μεταξύ των οργανισμών και με το περιβάλλον τους Η ΕΠΙΣΤΗΜΗ ΤΗΣ ΟΙΚΟΛΟΓΙΑΣ μελετά τις σχέσεις μεταξύ των οργανισμών και με το περιβάλλον τους Οι οργανισμοί αλληλεπιδρούν με το περιβάλλον τους σε πολλά επίπεδα στα πλαίσια ενός οικοσυστήματος Οι φυσικές

Διαβάστε περισσότερα

ΟΛΟΚΛΗΡΩΜΕΝΗ ΚΑΙ ΒΙΩΣΙΜΗ ΙΑΧΕΙΡΙΣΗ ΠΛΗΜΜΥΡΙΚΩΝ ΦΑΙΝΟΜΕΝΩΝ ΣΕ ΕΠΙΠΕ Ο ΛΕΚΑΝΗΣ ΑΠΟΡΡΟΗΣ ΜΕ ΧΡΗΣΗ ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΩΝ ΜΟΝΤΕΛΩΝ ΚΑΙ GIS

ΟΛΟΚΛΗΡΩΜΕΝΗ ΚΑΙ ΒΙΩΣΙΜΗ ΙΑΧΕΙΡΙΣΗ ΠΛΗΜΜΥΡΙΚΩΝ ΦΑΙΝΟΜΕΝΩΝ ΣΕ ΕΠΙΠΕ Ο ΛΕΚΑΝΗΣ ΑΠΟΡΡΟΗΣ ΜΕ ΧΡΗΣΗ ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΩΝ ΜΟΝΤΕΛΩΝ ΚΑΙ GIS ΠΟΛΥΤΕΧΝΕΙΟ ΚΡΗΤΗΣ ΤΜΗΜΑ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΓΕΩΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΙΚΗΣ ΜΗΧΑΝΙΚΗΣ Υπεύθυνος Καθηγητής: Καρατζάς Γεώργιος ΠΕΡΙΛΗΠΤΙΚΗ ΠΑΡΟΥΣΙΑΣΗ Ι ΑΚΤΟΡΙΚΗΣ ΙΑΤΡΙΒΗΣ Κουργιαλάς Ν. Νεκτάριος ΟΛΟΚΛΗΡΩΜΕΝΗ

Διαβάστε περισσότερα

ΓΕΩΛΟΓΙΑ ΓΕΩΜΟΡΦΟΛΟΓΙΑ

ΓΕΩΛΟΓΙΑ ΓΕΩΜΟΡΦΟΛΟΓΙΑ ΕΡΩΤΗΜΑΤΟΛΟΓΙΟ Για τη διευκόλυνση των σπουδαστών στη μελέτη τους και την καλύτερη κατανόηση των κεφαλαίων που περιλαμβάνονται στο βιβλίο ΓΕΝΙΚΗ ΓΕΩΛΟΓΙΑ ΓΕΩΜΟΡΦΟΛΟΓΙΑ Σημείωση: Το βιβλίο καλύπτει την ύλη

Διαβάστε περισσότερα

Ομιλία του καθηγητού Χρήστου Σ. Ζερεφού, ακαδημαϊκού Συντονιστού της ΕΜΕΚΑ

Ομιλία του καθηγητού Χρήστου Σ. Ζερεφού, ακαδημαϊκού Συντονιστού της ΕΜΕΚΑ Ομιλία του καθηγητού Χρήστου Σ. Ζερεφού, ακαδημαϊκού Συντονιστού της ΕΜΕΚΑ Οι επιμέρους μελέτες ανέδειξαν τον πλούτο των φυσικών πόρων που διαθέτει η χώρα μας αλλά και τους κινδύνους που απειλούν το φυσικό

Διαβάστε περισσότερα

Μπορεί η διαχείριση των εδαφικών πόρων να συμβάλλει στη μείωση των αερίων του θερμοκηπίου;

Μπορεί η διαχείριση των εδαφικών πόρων να συμβάλλει στη μείωση των αερίων του θερμοκηπίου; Μπορεί η διαχείριση των εδαφικών πόρων να συμβάλλει στη μείωση των αερίων του θερμοκηπίου; Δημ. Αλιφραγκής Καθηγητής Εργαστήριο Δασικής Εδαφολογίας ΑΠΘ Αύξηση του ρυθμού δέσμευσης του διοξειδίου του άνθρακα

Διαβάστε περισσότερα

ENOTHTA 1: ΧΑΡΤΕΣ ΕΡΩΤΗΣΕΙΣ ΘΕΩΡΙΑΣ

ENOTHTA 1: ΧΑΡΤΕΣ ΕΡΩΤΗΣΕΙΣ ΘΕΩΡΙΑΣ 1 ENOTHTA 1: ΧΑΡΤΕΣ ΕΡΩΤΗΣΕΙΣ ΘΕΩΡΙΑΣ Μάθημα 1: Οι έννοιες και θέση 1. Τι ονομάζεται σχετική θέση ενός τόπου; Να δοθεί ένα παράδειγμα. Πότε ο προσδιορισμός της σχετικής θέσης

Διαβάστε περισσότερα