Διαχειριστικό ομοίωμα των υδατικών πόρων στη λεκάνη απορροής του ποταμού Νέστου

Transcript

1 ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ ΠΟΛΥΤΕΧΝΙΚΗ ΣΧΟΛΗ ΤΜΗΜΑ ΠΟΛΙΤΙΚΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΕΡΓΟ: ΒΕΛΤΙΩΣΗ ΤΗΣ ΓΝΩΣΗΣ ΣΧΕΤΙΚΑ ΜΕ ΤΟΝ ΚΑΘΟΡΙΣΜΟ ΤΗΣ ΕΛΑΧΙΣΤΑ ΑΠΑΙΤΟΥΜΕΝΗΣ ΣΤΑΘΜΗΣ/ΠΑΡΟΧΗΣ ΥΔΑΤΙΝΩΝ ΣΩΜΑΤΩΝ Παραδοτέο Π.Γ2.2 Διαχειριστικό ομοίωμα των υδατικών πόρων στη λεκάνη απορροής του ποταμού Νέστου

2 Το παρόν εκπονήθηκε από το Τμήμα Πολιτικών Μηχανικών, Αριστοτέλειο Πανεπιστήμιο Θεσσαλονίκης, στο πλαίσιο της πράξης «Βελτίωση της γνώσης σχετικά με τον καθορισμό της ελάχιστα απαιτούμενης στάθμης/παροχής υδάτινων σωμάτων», η οποία εντάσσεται στο πρόγραμμα «GR02 ΟΛΟΚΛΗΡΩΜΕΝΗ ΔΙΑΧΕΙΡΙΣΗ ΘΑΛΑΣΣΙΩΝ ΚΑΙ ΕΣΩΤΕΡΙΚΩΝ ΥΔΑΤΩΝ» και συγχρηματοδοτείται κατά 85% από τον Χρηματοδοτικό Μηχανισμό Ευρωπαϊκού Οικονομικού Χώρου (ΧΜ ΕΟΧ) περιόδου & κατά 15% από το Πρόγραμμα Δημοσίων Επενδύσεων. This report has been prepared by the Department of Civil Engineering, Aristotle University of Thessaloniki, under the project «Improving the knowledge in determining the minimum water level and flow of water bodies», which is included in the programme area «GR02 INTEGRATED MARINE AND INLAND MANAGEMENT» and co funded from the European Economic Area Financial Mechanism by 85% and from the Public Investment Program by 15% Η πλήρης αναφορά στο παρόν κείμενο είναι: Σκουληκάρης Χ. & Ζαφειράκου Α Διαχειριστικό ομοίωμα των υδατικών πόρων στη λεκάνη απορροής του ποταμού Νέστου (Π.Γ2.2). Αριστοτέλειο Πανεπιστήμιο Θεσσαλονίκης. 59 σελ. This document may be cited as follows: Skoulikaris Ch., Zafeirakou A., Modelling of the water resources of the Nestos river basin. (D.C2.2). Aristotle University of Thessaloniki, Greece. 59 p..

3 ΟΜΑΔΑ ΕΡΓΑΣΙΑΣ Επ. Καθ. Ζαφειράκου Αντιγόνη Επιστημονικά υπεύθυνος έργου, ειδικός σε θέματα υδρολογίας υδατικών πόρων, εποπτεία εργασιών, συμβολή στην στατιστική επεξεργασία των δεδομένων και στην εφαρμογή των μοντέλων προσομοίωσης. Δρ. Σκουληκάρης Χαράλαμπος Επεξεργασία δεδομένων, ανάπτυξη μοντέλων προσομοίωσης ποταμού και ανάπτυξη εφαρμογή μοντέλου προσομοίωσης υδροηλεκτρικής λειτουργίας.

4 Περιεχόμενα 1. Εισαγωγή Γενικά Παραδοτέο Π.Γ2.2: Σχεδιασμός και στόχοι παραδοτέου Περιγραφή περιοχή μελέτης Η λεκάνη απορροής του ποταμού Νέστου Συμφωνία για τη διαχείριση λεκάνης απορροής Μέστα/Νέστου Υδραυλικά έργα μεγάλης κλίμακας στη λεκάνη απορροής Συλλογή δεδομένων Χωρικά Δεδομένα Λεκάνες απορροής και υδρογραφικό δίκτυο Χρήσεις γης Μετεωρολογικά και υδρομετρικά δεδομένα Δεδομένα υδροηλεκτρικών έργων Επεξεργασία και διαχείριση δεδομένων Έλεγχος και ομογενοποίηση δεδομένων βροχόπτωσης Έλεγχος ακραίων τιμών Κανονικοποίηση χρονοσειρών Συναθροίσεις χρονοσειρών Έλεγχος χωρικής συνέπειας Ομογενοποίηση δεδομένων βροχόπτωσης Υπολογισμός δυνητικής εξατμισοδιαπνοής Εφαρμογή μεθόδου Turc στην λεκάνη του π. Νέστου Εκτίμηση θερμοκρασιακής βαθμίδας Επιφανειακή ολοκλήρωση σημειακής πληροφορίας Ανάλυση Υδρομετρικών Δεδομένων Σχεδιασμός υδροσυστήματος Υδρολογικό μοντέλο Περιγραφή λειτουργίας μοντέλου ΜΟDSUR NEIGE Δεδομένα εισόδου και εξόδου μοντέλου Εφαρμογή του μοντέλου MODSUR NEIGE στη λεκάνη του π. Νέστου Μοντέλο προσομοίωσης υδροηλεκτρικής λειτουργίας Προσομοίωση φραγμάτων στο WEAP

5 5.2.2 Διανομή νερού στο WEAP Σχηματοποίηση του υδροσυστήματος στο WEAP Βαθμονόμηση και επαλήθευση μαθηματικών ομοιωμάτων Βαθμονόμηση υδρολογικού μοντέλου Επαλήθευση βαθμονόμησης Βαθμονόμηση WEAP Επαλήθευση WEAP Αποτελέσματα προσομοίωσης Βιβλιογραφία... 58

6 Ευρετήριο Εικόνων Εικόνα 2 1 Απεικόνιση της λεκάνης απορροής του ποταμού Μέστα/Νέστου Εικόνα 2 2 Λεκάνη απορροής ποταμού Μέστα/Νέστου και η υπολεκάνη του Δεσπάτη Εικόνα 2 3 Υδροηλεκτρικοί σταθμοί επί του ποταμού Νέστου Εικόνα 3 1 Αποτύπωση υπολεκανών απορροής ποταμού Μέστα/Νέστου Εικόνα 3 2 Αποτύπωση υδρογραφικού δικτύου ποταμού Μέστα/Νέστου Εικόνα 3 3 Κατανομή χρήσεων γης ανά υπολεκάνη απορροής του ποταμού Νέστου Εικόνα 4 1 Συσχέτιση σταθμών Παρανεστίου και Πτελέας Εικόνα 4 2 Έλεγχος ομοιογένειας μεταξύ 2 γειτονικών βουλγαρικών σταθμών Εικόνα 4 3 Έλεγχος ομοιογένειας μεταξύ 2 γειτονικών ελληνικών σταθμών Εικόνα 4 4 Διάγραμμα γραμμικής συσχέτισης στ.kourtovo για τους μήνες Μάιο και Οκτώβριο Εικόνα 4 5 Διαγράμματα γραμμικής συσχέτισης σταθμού ΒΩΛΑΚΑ Ιουλίου και Δεκεμβρίου Εικόνα 4 6 Διαγράμματα γραμμικής συσχέτισης στ. ΠΤΕΛΕΑ Ιανουαρίου και Αυγούστου Εικόνα 4 7 Ζώνες εξατμισοδιαπνοής λεκάνης ποταμού Νέστου Εικόνα 4 8 Μέση μηνιαία ηλιακή ακτινοβολία και θερμοκρασία για τον υπολογισμό της εξατμισοδιαπνοής Εικόνα 4 9 Υπολογισμός θερμοβαθμίδας για το μήνα Ιανουάριο Εικόνα 4 10 Υπολογισμός θερμοβαθμίδας για το μήνα Απρίλιο Εικόνα 4 11 Υπολογισμός θερμοβαθμίδας για το μήνα Ιούλιο Εικόνα 4 12 Υπολογισμός θερμοβαθμίδας για το μήνα Οκτώβριο Εικόνα 4 13 Χωρική κατανομή σημειακής πληροφορίας με χρήση πολυγώνων Thiessen Εικόνα 4 14 Εφαρμογή λογισμικού ΥΔΡΟΓΝΩΜΩΝΑ για υπολογισμό παροχής μέσω ζευγών στάθμης παροχής 43 Εικόνα 4 15 Μέσες μηνιαίες παροχές σταθμού Δέλτα για την περίοδο Εικόνα 5 1 Σχηματική απεικόνιση της λειτουργίας του μοντέλου MODSUR Εικόνα 5 2 Κάνναβος χωρικά κατανεμημένου υδρολογικού μοντέλου Εικόνα 5 3 Ζώνες για την προσομοίωση της λειτουργίας των ταμιευτήρων Εικόνα 5 4 Καμπύλη στάθμης όγκου του ταμιευτήρα του Θησαυρού Εικόνα 5 5 Καμπύλη στάθμης όγκου του ταμιευτήρα της Πλατανόβρυσης Εικόνα 5 6 Το υδροσύστημα του ποταμού Νέστουμέσω του WEAP... 51

7 Εικόνα 6 1 Αποτέλεσμα 1 η σύγκρισης μετρήσεων και προσομοίωσης της απορροής στα σύνορα των 2 χωρών 52 Εικόνα 6 2 Αποτελέσματα τελικής βαθμονόμησης υδρολογικού μοντέλου Εικόνα 6 3 Επαλήθευση της βαθμονόμησης του MODSUR NEIGE με σύγκριση παρατηρημένης και προσομοιωμένης απορροής στη θέση Τέμενος Εικόνα 6 4 Σύγκριση παρατηρημένου και προσομοιωμένου όγκου ταμιευτήρα Θησαυρού Εικόνα 6 5 Σύγκριση παρατηρημένου και προσομοιωμένου όγκου ταμιευτήρα Πλατανόβρυσης Εικόνα 6 6 Σύγκριση ετήσιας παρατηρημένης και προσομοιωμένης ενέργειας ΥΗΣ Θησαυρού Εικόνα 6 7 Σύγκριση ετήσιας παρατηρημένης και προσομοιωμένης ενέργειας ΥΗΣ Πλατανόβρυσης. 56 Εικόνα 6 8 Προσομοιωμένες παροχές του ποταμού Νέστου στη θέση «Τοξότες» για την περίοδο

8 Ευρετήριο Πινάκων Πίνακας 3 1 Πλήθος λεκανών απορροής και υδάτινων σωμάτων (ΥΣ) ποταμού Μέστα/Νέστα και αποτύπωση των κύριων χαρακτηριστικών τους Πίνακας 3 2 Διαθέσιμοι μετεωρολογικοί σταθμοί και στοιχεία Πίνακας 3 3 Διαθέσιμοι υδρομετρικοί σταθμοί και στοιχεία Πίνακας 3 4 Χαρακτηριστικά φραγμάτων ποταμού Νέστου Πίνακας 4 1 Έλεγχος ακραίων τιμών βροχόπτωσης Μέστα/Νέστου Πίνακας 4 2 Αποτελέσματα συμπλήρωσης / επέκτασης στ. KOURTOVO Πίνακας 4 3 Αποτελέσματα συμπλήρωσης / επέκτασης στ. ΒΩΛΑΚΑ Πίνακας 4 4 Αποτελέσματα συμπλήρωσης / επέκτασης στ. ΠΤΕΛΕΑ... 36

9 Παραδοτέο Π.Γ2.2: Διαχειριστικό ομοίωμα των υδατικών πόρων στη λεκάνη απορροής του ποταμού Νέστου 1. Εισαγωγή 1.1 Γενικά Η πράξη με τίτλο «Βελτίωση της γνώσης σχετικά με τον καθορισμό της ελάχιστα απαιτούμενης στάθμης/παροχής υδάτινων σωμάτων» και κωδικό έργου (κωδικός ΣΑ) 075/8 εγκρίθηκε για χρηματοδότηση από το Υπουργείο Παραγωγικής Ανασυγκρότησης, Περιβάλλοντος και Ενέργειας (νυν Υπουργείο Περιβάλλοντος και Ενέργειας), Επιτελική Δομή ΕΣΠΑ ΥΠΕΚΑ (πρώην ΕΥΣΠΕΔ), Μονάδα Α : Συντονισμού & Αξιολόγησης της Εφαρμογής Περιβαλλοντικών Πολιτικών στα πλαίσια της πρόσκλησης GR02.02 «Αύξηση της γνώσης και της ευαισθητοποίησης σχετικά με την προστασία και διαχείριση υδατικών συστημάτων που παρουσιάζουν περιβαλλοντικά προβλήματα ή απώλεια βιοποικιλότητας του Προγράμματος «GR02 ΟΛΟΚΛΗΡΩΜΕΝΗ ΔΙΑΧΕΙΡΙΣΗ ΘΑΛΑΣΣΙΩΝ ΚΑΙ ΕΣΩΤΕΡΙΚΩΝ ΥΔΑΤΩΝ» του ΧΡΗΜΑΤΟΔΟΤΙΚΟΥ ΜΗΧΑΝΙΣΜΟΥ ΕΥΡΩΠΑΙΚΟΥ ΟΙΚΟΝΟΜΙΚΟΥ ΧΩΡΟΥ (ΧΜ ΕΟΧ) Η Πράξη συγχρηματοδοτείται από τον ΧΜ ΕΟΧ Φορέας υλοποίησης του έργου είναι το ΜΟΥΣΕΙΟ ΓΟΥΛΑΝΔΡΗ ΦΥΣΙΚΗΣ ΙΣΤΟΡΙΑΣ ΕΛΛΗΝΙΚΟ ΚΕΝΤΡΟΒΙΟΤΟΠΩΝ ΥΓΡΟΤΟΠΩΝ (ΕΚΒΥ), με τους λοιπούς εταίρους στο έργο να είναι οι ακόλουθοι: 1. ΑΠΟΚΕΝΤΡΩΜΕΝΗ ΔΙΟΙΚΗΣΗ ΜΑΚΕΔΟΝΙΑΣ ΘΡΑΚΗΣ ΓΕΝΙΚΗ ΔΙΕΥΘΥΝΣΗ ΧΩΡΟΤΑΞΙΚΗΣ & ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΙΚΗΣ ΠΟΛΙΤΙΚΗΣ ΔΙΕΥΘΥΝΣΗ ΥΔΑΤΩΝ ΑΝΑΤΟΛΙΚΗΣ ΜΑΚΕΔΟΝΙΑΣ ΘΡΑΚΗΣ 2. ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ ΕΙΔΙΚΟΣ ΛΟΓΑΡΙΑΣΜΟΣ ΚΟΝΔΥΛΙΩΝ ΕΡΕΥΝΑΣ (ΕΛΚΕ) 3. ΕΛΛΗΝΙΚΟΣ ΓΕΩΡΓΙΚΟΣ ΟΡΓΑΝΙΣΜΟΣ ΔΗΜΗΤΡΑ ΙΝΣΤΙΤΟΥΤΟ ΑΛΙΕΥΤΙΚΗΣ ΕΡΕΥΝΑΣ (ΙΝΑΛΕ) 4. NORWEGIAN INSTITUTE FOR AGRICULTURAL AND ENVIRONMENTAL RESEARCH (BIOFORSK) Το παρόν ερευνητικό έργο έχει ως στόχο της πραγματοποίηση ολοκληρωμένης έρευνας για την ποσοτικοποίηση της ελάχιστης στάθμης σε λίμνες και της ελάχιστης παροχής σε ποτάμια. Η έρευνα αυτή περιλαμβάνει: a) βασικά βιολογικά στοιχεία της ποιότητας των υδάτινων οικοσυστημάτων όπως είναι τα υδρόβια μακρόφυτα και η ιχθυοπανίδα, b) την επερχόμενη κλιματική αλλαγή και τις μεταβολές που αναμένονται στις κλιματικές παραμέτρους στις περιοχές των υπό έρευνα υδάτινων σωμάτων και c) τις υφιστάμενες και μελλοντικές ανάγκες σε νερό των κύριων ανθρώπινων δραστηριοτήτων στις υπό μελέτη περιοχές. Στόχος είναι οι προτάσεις για τον καθορισμό της ελάχιστης στάθμης/παροχής στα υδάτινα σώματα, να προστατεύουν τα οικοσυστήματά τους χωρίς να τα υποβαθμίζουν. Ταυτόχρονα όμως να είναι βιώσιμες για τα επόμενα έτη και αποδεκτές από όλα τα ενδιαφερόμενα μέρη χωρίς να περιορίζουν την ανάπτυξη των ανθρώπινων δραστηριοτήτων.

10 Το έργο δομείται σε 6 διακριτά αλλά ταυτόχρονα αλληλένδετα υποέργα τα οποία είναι τα εξής: Υποέργο 1: Δράσεις ΕΚΒΥ για τον καθορισμό οικολογικής στάθμης παροχής Υποέργο 2: Δράσεις Διεύθυνσης Υδάτων για διαχείριση υδατικών πόρων σε επίπεδο λεκάνης απορροής Υποέργο 3: Δράσεις ΑΠΘ για την πρόγνωση κλιματικών παραμέτρων και τον καθορισμό οικολογικής παροχής Υποέργο 4: Δράσεις ΙΝΑΛΕ για την ανάλυση απαιτήσεων της ιχθυοπανίδας σε ποταμούς και λίμνες Υποέργο 5: Δράσεις NIBIO (ή BIOFORSK) για τον καθορισμό οικολογικής στάθμης παροχής Υποέργο 6: Παροχή υπηρεσιών στο ΙΝΑΛΕ για μετρήσεις πεδίου και επιστημονική τεχνική στήριξη Οι δράσεις του Αριστοτέλειου Πανεπιστημίου Θεσσαλονίκης εσωκλείονται στο Υποέργο 3 και αφορούν τόσο στην μελέτη της κλιματικής αλλαγής στις περιοχές μελέτης όσο και στον καθορισμό προσομοίωση της περιβαλλοντικής παροχής σε ποτάμια υδατικά συστήματα. 1.2 Παραδοτέο Π.Γ2.2: Σχεδιασμός και στόχοι παραδοτέου Σχετικά με τους υδατικούς πόρους ποτάμιων σωμάτων, η αλόγιστη απόληψη υδάτων από τα ποτάμια ταυτόχρονα με την συνεχόμενη ρύπανση των ποταμών αποτελούν δυο παράγοντες που μεταβάλλουν την ικανότητα τους να διατηρήσουν αμετάβλητες τις φυσικές διεργασίες που λαμβάνουν χώρα σε αυτούς. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο πρέπει να καθοριστεί μια ρυθμιστική συμβιβαστική κατάσταση μεταξύ των ανθρωπίνων και οικολογικών αναγκών έτσι ώστε να διατηρηθεί η καλή οικολογική κατάσταση των διαθέσιμων υδατικών πόρων. Η οικολογική παροχή, η οποία είναι εξίσου γνωστή και ως ελάχιστη περιβαλλοντική παροχή, είναι μια τέτοια συμβιβαστική κατάσταση. Και είναι συμβιβαστική γιατί η διατήρηση της οικολογικής παροχής διασφαλίζει την προστασία της ανθρώπινης υγείας καθώς επίσης και το φυσικό χαρακτήρα του περιβάλλοντος και του υδατικού οικοσυστήματος γεγονός που έρχεται σε πλήρη εναρμονισμό με την Ευρωπαϊκή Οδηγία Πλαίσιο για τα Ύδατα 2000/60/ΕΚ. Συνεπώς, τα ποτάμια πρέπει να διατηρούν πάντα μια ελάχιστη παροχή καθώς επίσης και η φυσική τους κατάσταση δεν πρέπει να μεταβάλλεται σημαντικά από τις ανθρώπινες παρεμβάσεις. Βάση όλων των παραπάνω, το παρόν παραδοτέο (Παραδοτέο Π.Γ2.2) με τίτλο "Διαχειριστικό ομοίωμα των υδατικών πόρων στη λεκάνη απορροής του ποταμού Νέστου" αποτελεί το τρίτο παραδοτέο της ομάδας του ΑΠΘ στα πλαίσια του έργου «Βελτίωση της γνώσης σχετικά με τον καθορισμό της ελάχιστα απαιτούμενης στάθμης/παροχής υδάτινων σωμάτων», και εστιάζει στην προσομοίωση της παροχής του ποταμού Νέστου προκειμένου να αξιολογηθεί αν διατηρείται ή όχι η οικολογική παροχή. Ειδικότερα, στο πλαίσιο του εν λόγω παραδοτέου αναπτύχθηκε διαχειριστικό ομοίωμα των υδατικών πόρων στη λεκάνη απορροής του π. Νέστου, συμπεριλαμβανομένων των ποτάμιων υδάτινων σωμάτων ανάντη του υδροηλεκτρικού σταθμού Θησαυρού και Πλατανόβρυσης αλλά και αυτών που βρίσκονται κατάντη των δυο αυτών υδραυλικών έργων. Κατά την υλοποίηση του παραδοτέου πραγματοποιήθηκε συλλογή και επεξεργασία δεδομένων προκειμένου να χρησιμοποιηθούν μετά από κατάλληλη επεξεργασία και έλεγχο της αξιοπιστίας τους στα

11 μαθηματικά ομοιώματα. Στη συνέχεια πραγματοποιήθηκε απαραίτητη ανάλυση και ομογενοποίηση των δεδομένων, όπως παρουσιάζεται λεπτομερώς στα αντίστοιχα κεφάλαια. Επιπρόσθετα, πραγματοποιήθηκε η εφαρμογή χωρικά κατανεμημένου υδρολογικού μαθηματικού ομοιώματος, του μοντέλουmodsur NEIGE, η προσάρτηση σε αυτό χωρικών δεδομένων αλλά και της διαθέσιμης υδρομετεωρολογικής πληροφορίας. Κατόπιν, έγινε βαθμονόμηση και επαλήθευση του μοντέλου για την περίοδο πριν την λειτουργία των υδροηλεκτρικών έργων. Μετά το πέρας της διαδικασίας της επαλήθευσης, η παραμετροποίηση του μοντέλου χρησιμοποιήθηκε για την προσομοίωση της επιφανειακής απορροής, για τη χρονική περίοδο μετά την έναρξη λειτουργίας των υδροηλεκτρικών έργων, όπου προσομοιώνονται οι στραγγίσεις των υπολεκανών στους ταμιευτήρες των φραγμάτων. Επιπλέον, όπως αυτό έχει ήδη προδιαγραφεί στην Απόφαση Χρηματοδότησης Πράξεων που αποτελεί τον οδηγό των εν λόγω εργασιών, κατά τη διάρκεια της φάσης αυτής έγινε σχηματοποίηση του υδροσυστήματος συμπεριλαμβανομένου και των υδροηλεκτρικών σταθμών Θησαυρού και Πλατανόβρυσης και βαθμονόμηση του μοντέλου υδροηλεκτρικής λειτουργίας WEAP21. Τα ανωτέρω περιλαμβάνονται αναλυτικά στις κύριες θεματικές ενότητες του παραδοτέου. Το παρόν παραδοτέο, καλύπτοντας και περιγράφοντας αναλυτικά τις εργασίες που υλοποιήθηκαν, αποτελείται από τα παρακάτω επιμέρους κεφάλαια: 1. Εισαγωγή: Δίνεται μια γενική περιγραφή του έργου και παρουσιάζονται αναλυτικά οι στόχοι και ο σχεδιασμός του Παραδοτέου Π.Γ Περιοχή μελέτης: Δίνεται περιγραφή της περιοχής μελέτης και στοιχεία για την περιοχή της λεκάνης απορροής του ποταμού Νέστου. 3. Συλλογή δεδομένων: Στο κεφάλαιο αυτό περιλαμβάνονται τα αποτελέσματα της βιβλιογραφικής ανασκόπησης για τον ποταμό Νέστο καθώς για το ανάντη τμήμα της λεκάνης (Μέστα). 4. Επεξεργασία και διαχείριση δεδομένων: Στο συγκεκριμένο κεφάλαιο περιγράφονται οι έλεγχοι που διενήργησε η ομάδα έργου για την αποδοτικότερη χρήση των μετεωρολογικών και υδρομετρικών δεδομένων. Εφόσον τα δεδομένα έχουν ελεγχθεί είναι πλέον διαθέσιμα για την ανάλυση που ακολουθεί. 5. Σχεδιασμός υδροσυστήματος: Δίνεται περιγραφή των μαθηματικών μοντέλων που χρησιμοποιούνται για την υλοποίηση του έργου. Ειδικότερα, παρουσιάζεται το υδρολογικό μοντέλο MODSUR NEIGE και το μοντέλο προσομοίωσης υδροηλεκτρικής λειτουργίας WEAP Βαθμονόμηση και επαλήθευση μαθηματικών ομοιωμάτων: Γίνεται παρουσίαση της διαδικασίας βαθμονόμησης του υδρολογικού μοντέλου. Παρουσιάζονται οι παραδοχές που ελήφθησαν υπόψη για την τελική βαθμονόμηση του μοντέλου MODSUR NEIGE και παρουσιάζονται τα αποτελέσματα της επαλήθευσης των αποτελεσμάτων του μοντέλου. Επιπλέον, παρουσιάζονται τα βήματα βαθμονόμησης και επαλήθευσης του μοντέλου WEAP21. Η επαλήθευση βασίζεται τόσο στην πληρότητα των ταμιευτήρων όσο και ως στην παραγόμενη ενέργεια από κάθε υδροηλεκτρικό σταθμό. 7. Βιβλιογραφία: Παρουσιάζεται η βιβλιογραφία που χρησιμοποιήθηκε για την ολοκλήρωση του παραδοτέου.

12 Οι πληροφορίες που παρατίθενται στο παραδοτέο αυτό προέρχονται τόσο από την εμπειρία των συνεργαζόμενων ερευνητών, όσο και από την ανάλυση αποτελεσμάτων πρωτογενούς έρευνας. Οι ερευνητές που εργάστηκαν στο συγκεκριμένο παραδοτέο είναι η Επ. Καθ. Αντιγόνη Ζαφειράκου και ο Δρ. Χαράλαμπος Σκουληκάρης. Η Επιστημονική Υπεύθυνη του Υποέργου ΑΠΘ Αντιγόνη Ζαφειράκου Επ. Καθηγήτρια

13 2. Περιγραφή περιοχή μελέτης 2.1 Η λεκάνη απορροής του ποταμού Νέστου Ο ποταμός Νέστος είναι ένας από τους 5 διακρατικούς ποταμούς της Ελλάδας. Η λεκάνη απορροής του ποταμού τοποθετείται γεωγραφικά στην περιοχή της νοτιοανατολικής Ευρώπης και διαμοιράζεται μεταξύ Βουλγαρίας και Ελλάδας. Ιστορικές περιγραφές για τον ποταμό υπάρχουν από τον 5ο αιώνα π.χ., όπου σύμφωνα με τους αρχαίους Έλληνες ιστορικούς Θουκυδίδη και Ηρόδοτο, ο Νέστος ήταν ένας σημαντικός ποταμός για τους κατοίκους της περιοχής και την ανάπτυξη των πόλεων τους (όπως τα Άβδηρα) ως εμπορικά κέντρα. Οι Ρωμαίοι αποκαλούσαν τον ποταμό «Mestus» και η ονομασία αυτή επικράτησε στη Βουλγαρία. Έτσι, το τμήμα του ποταμού που ανήκει στη Βουλγαρία καθιερώθηκε ως Μέστα και το τμήμα του ποταμού που διασχίζει την ελληνική επικράτεια ως Νέστος. Η διεύθυνση του ποταμού είναι βόρεια προς νοτιοδυτική. Στα βουνά Rila και Pirin της Βουλγαρίας βρίσκεται ο άνω ρους του ποταμού ενώ στο νοτιοδυτικό άκρο της λεκάνης βρίσκονται οι εκβολές αυτού προς τη θάλασσα του Αιγαίου. Το συνολικό μήκος του ποταμού είναι 255 Km και η λεκάνη απορροής του καλύπτει μια έκταση της τάξης των km 2 εκ των οποίων τα km 2 (46%) βρίσκονται στην Ελλάδα. Η μορφολογία της περιοχής είναι κυρίως ορεινή με εξαίρεση την περιοχή του δέλτα, η οποία καλύπτει μια έκταση 550 km 2 (Εικόνα 2 1Πηγή: Skoulikaris&Ganoulis, 2011). Εικόνα 2 1 Απεικόνιση της λεκάνης απορροής του ποταμού Μέστα/Νέστου Σύμφωνα με τα Σχέδια Διαχείρισης Υδάτων, τα οποία αποτελούν μέρος της Οδηγίας Πλαίσιο για τα Ύδατα 2000/60/ΕΚ, ο ποταμός Μέστα ανήκει στην ΠΛΑΠ Δυτικού Αιγαίου (East Aegean RBD) BG4000, μαζί με τον επίσης διασυνοριακό ποταμό Στρυμόνα. Ο ποταμός Νέστος ανήκει στο Υδατικό Διαμέρισμα (ΥΔ) Θράκης GR12. Η υπολεκάνη Dospat, αν και αποτελεί φυσικό τμήμα της λεκάνης του ποταμού Μέστα, λόγω έργων εκτροπής υδάτων προς την ΠΛΑΠ Ανατολικού Αιγαίου BG3000 και συγκεκριμένα προς τη

14 λεκάνη της Maritza, θεωρείται από τους Βούλγαρους ότι δεν αποτελεί τμήμα της λεκάνης του Μέστα (Εικόνα 2 2). Εικόνα 2 2 Λεκάνη απορροής ποταμού Μέστα/Νέστου και η υπολεκάνη του Δεσπάτη Τα αρχικά Σχέδια Διαχείρισης (ΣΔ) των 2 χωρών έχουν ολοκληρωθεί, ενώ την παρούσα χρονική περίοδο υλοποιείται ο 2 ος κύκλος εφαρμογής και εκπόνησης των ΣΔ. Το Ελληνικό ΣΔ εγκρίθηκε τον Ιούλιο του 2013, και βρίσκεται αναρτημένο στην διαδικτυακή διεύθυνση της Ειδικής Γραμματείας Υδάτων, Υπουργείο Περιβάλλοντος και Ενέργειας ( Αντίστοιχα το πρώτο ΣΔ για τη λεκάνη του ποταμού Μέστα έχει ολοκληρωθεί και αναρτηθεί στο Ευρωπαϊκό Δίκτυο Πληροφοριών και Παρατηρήσεων για το Περιβάλλον (EIONET) του Ευρωπαϊκού Οργανισμού Περιβάλλοντος (ΕΟΠ). Δυστυχώς όμως το κείμενο είναι στη Βουλγαρική γλώσσα, οπότε η άντληση πληροφοριών και στοιχείων ήταν περιορισμένη. ( ment). Το σύνολο των δεδομένων που χρησιμοποιήθηκαν από τα 2 ΣΔ για την υλοποίηση του παρόντος περιγράφονται και παρουσιάζονται λεπτομερώς στο Κεφάλαιο 3 που αφορά τη συλλογή δεδομένων.

15 2.2 Συμφωνία για τη διαχείριση λεκάνης απορροής Μέστα/Νέστου Η προσπάθεια για συνεργασία μεταξύ Ελλάδος και Βουλγαρίας σε θέματα διαχείρισης των διασυνοριακών υδάτων τους ξεκίνησε πριν αρκετές δεκαετίες. Η πρώτη συμφωνία που αφορούσε στην λεκάνη του Μέστα/Νέστου υπογράφηκε το 1964 και μόνο ύστερα από επίπονες και μακροχρόνιες διαπραγματεύσεις, οι οποίες κράτησαν περισσότερο από τριάντα χρόνια, τα δύο μέρη κατέληξαν στην ιστορική πλέον συμφωνία του Το επίσημο κείμενο της διμερούς συμφωνίας μεταξύ Ελλάδας και Βουλγαρίας για τα ύδατα που ποταμού Νέστου, όπως αυτό δημοσιεύθηκε στην Εφημερίδα της Κυβέρνησης της Ελληνικής Δημοκρατίας, αποτελείται από οκτώ (8) άρθρα τα οποία λαμβάνουν υπόψη τόσο ποσοτικά όσο και ποιοτικά θέματα. Μια λεπτομερής σύνοψη αυτών είναι η ακόλουθη: Ο όγκος του νερού που θα εισέρχεται στο ελληνικό μέρος της λεκάνης καθορίζεται σε ποσοστιαία βάση επί των υδάτων που ποταμού Μέστα/Νέστου που σχηματίζονται στο βουλγαρικό έδαφος. Βάσει ιστορικών στοιχείων από το 1935 έως το 1970 η μέση ετήσια απορροή του ποταμού εκτιμάται σε 1,5 δισεκατομ. m 3 και η Ελλάδα συμφωνείται να λαμβάνει το 29% της απορροής αυτής. Ο όγκος της μέσης ετήσιας απορροής πρέπει να επανεξετάζεται κάθε εφτά (7) χρόνια από μια κοινή Επιτροπή Υδροοικονομίας. Σε περίπτωση που οι εισερχόμενες ποσότητες υδάτων στο ελληνικό τμήμα της λεκάνης είναι μεγαλύτερες του 29% του συνολικού όγκου νερού, η Βουλγαρία δεν δικαιούται αποζημίωση. Τα δύο μέλη υποχρεούνται να ανταλλάσσουν πληροφορίες και στοιχεία σχετικά με την ποιότητα και ποσότητα των υδάτων στις δυο πλευρές των συνόρων. Επιπλέον, ανταλλαγή στοιχείων πρέπει να λαμβάνει χώρα στην περίπτωση εκατέρωθεν υδραυλικών έργων που δύναται να επηρεάσουν τη φυσική απορροή και την ποιότητα των υδάτων. Η Επιτροπή Υδροοικονομίας που θα απαρτίζεται από μέλη και από τις δύο χώρες είναι υπεύθυνη για την παρακολούθηση εφαρμογής της συμφωνίας. Η συμφωνία έχει ισχύ για 35 χρόνια ενώ θα τεθεί σε ισχύ από την ημερομηνία ανταλλαγής των εγγράφων επικύρωσης της συμφωνίας από τις δύο χώρες. Ένα χρόνο πριν τη λήξη της συμφωνίας, οι δύο χώρες δεσμεύονται να διεξάγουν διαπραγματεύσεις για τη σύναψη νέας συμφωνίας. Η Επιτροπή Υδροοικονομίας είναι υπεύθυνη για την επίλυση διαφορών σχετικά με την ερμηνεία ή την εφαρμογή της συμφωνίας. Αν η επιτροπή δεν επιτύχει να λύσει κάποια συγκεκριμένη διαφορά, αυτή θα επιλύεται με διαπραγματεύσεις μεταξύ των Κυβερνήσεων των δυο χωρών. Στις περιπτώσεις διασυνοριακών υδάτων μεταξύ κρατών μελών της ΕΕ η Οδηγία προβλέπει την σύνταξη Κοινού Σχεδίου Διαχείρισης της διασυνοριακής λεκάνης απορροής. Στην περίπτωση του ποταμού Νέστου, αυτό δεν έχει επιτευχθεί. Πρόσφατα, ο Υπουργός Περιβάλλοντος, Ενέργειας και Κλιματικής Αλλαγής της Ελλάδας και ο Υπουργός Περιβάλλοντος και Υδάτων της Βουλγαρίας ανακοίνωσαν από κοινού την ίδρυση μιας Κοινής Ομάδας Εργασίας Ειδικών (Joint Expert Working Group) με αντικείμενο την συνεργασία σε θέματα υδάτων και περιβάλλοντος στις διασυνοριακές λεκάνες. Η Κοινή Ομάδα Εργασίας συνεδρίασε για πρώτη φορά στην Δράμα, στις 16 Μαϊου του 2011 και πραγματοποίησε την δεύτερη συνάντηση της στην Σόφια στις 12 Οκτωβρίου Ένας από τους σκοπούς της Ομάδας Εργασίας ήταν να συντονίσει τα Σχέδια Διαχείρισης σε συμμόρφωση με την Οδηγία 60/2000.

16 2.3 Υδραυλικά έργα μεγάλης κλίμακας στη λεκάνη απορροής Στο Βουλγαρικό τμήμα της λεκάνης κατασκευάστηκε τη δεκαετία του 1960 το φράγμα του Δεσπάτη (Dospat) στην ομώνυμη λεκάνη, το οποίο λειτούργησε το Το συγκεκριμένο φράγμα εκτρέπει τα νερά του ποταμού προς τη γειτονική λεκάνη της Matitza, με ιδιαίτερο χαρακτηριστικό το γεγονός ότι δεν έχει εγκατεστημένες μονάδες παραγωγής ενέργειας. Στο Ελληνικό τμήμα της λεκάνης του ποταμού Νέστου έχουν κατασκευαστεί 2 υδροηλεκτρικά φράγματα, αυτά του Θησαυρού και της Πλατανόβρυσης (Εικόνα 2 3). Πρόκειται για υδροηλεκτρικά έργα της Δημόσιας Επιχείρησης Ηλεκτρισμού (ΔΕΗ Α.Ε), τα οποία πρωτίστως παράγουν ηλεκτρική ενέργεια, και δευτερευόντως παρέχουν ορισμένες ποσότητες για αρδευτική χρήση. Επίσης, λειτουργεί και το αρδευτικό φράγμα Τοξοτών, το οποίο βρίσκεται στην έξοδο του ποταμού από τα βουνά προς το δέλτα του ποταμού το οποίο εκτρέπει ύδατα στο ανατολικό και δυτικό τμήμα του δέλτα, μέσω 2 κύριων αρδευτικών διωρύγων και μικρότερων τάφρων και καναλιών για κάλυψη των αρδευτικών αναγκών στην περιοχή. Εικόνα 2 3 Υδροηλεκτρικοί σταθμοί επί του ποταμού Νέστου Τα αναπτυξιακά έργα επί του ποταμού Νέστου ξεκίνησαν με την κατασκευή των αντιπλημμυρικών αναχωμάτων εκατέρωθεν του κύριου ρεύματος του ποταμού στην περιοχή του δέλτα του Νέστου ( ). Τα έργα αυτά ήταν ζωτικής σημασίας τόσο για την προστασία των κατοίκων όσο και των καλλιεργειών από πλημμυρικά φαινόμενα. Το πέρας των εργασιών των αντιπλημμυρικών έργων ακολούθησε η κατασκευή του φράγματος Τοξοτών ( ). Πρόκειται για ένα ρυθμιστικό αρδευτικό

17 φράγμα μήκους 280 m που βρίσκεται στο λαιμό του δέλτα και εκτρέπει τις ποσότητες των υδάτων προς την αριστερή (Ν. Ξάνθης) και δεξιά (Ν. Καβάλας) όχθη του κύριου ρεύματος του ποταμού στα αντίστοιχα αρδευτικά δίκτυα. Η μελέτη σκοπιμότητας για την κατασκευή των ανάντη φραγμάτων πραγματοποιήθηκε το από μια ξένη εταιρία συμβούλων μηχανικών για λογαριασμό της ΔΕΗ. Παρόλα αυτά, η κατασκευή του έργου ξεκίνησε στα μέσα της δεκαετίας του 1980 βασιζόμενο σε μια ενδιάμεση συμφωνία με τη Βουλγαρία σχετικά με τις εισερχόμενες ποσότητες υδάτων στην Ελλάδα. Το αρχικό σχέδιο περιλάμβανε την κατασκευή τριών «εν σειρά» υδροηλεκτρικών σταθμών (ΥΗΣ): του αναστρέψιμου ΥΗΣ Θησαυρού (381 MW), του αναστρέψιμου ΥΗΣ Πλατανόβρυσης (162 MW) και του υδροηλεκτρικού αρδευτικού σταθμού Τεμένους (19 MW). Παρόλα αυτά στις μέρες μας λειτουργούν μόνο τα 2 ανάντη φράγματα, δηλαδή αυτά του Θησαυρού και της Πλατανόβρυσης, τα οποία παίζουν καθοριστικό ρόλο στις διαθέσιμες ποσότητες ύδατος στα κατάντη τμήματα του ποταμού, ειδικότερα κατά τους θερινούς μήνες. Η χωρική απεικόνιση των 2 φραγμάτων παρουσιάζεται στην Εικόνα 2 3. Τα τεχνικά χαρακτηριστικά των υδροηλεκτρικών έργων παρουσιάζονται στο Κεφάλαιο 3 σχετικά με τη συλλογή δεδομένων.

18 3 Συλλογή δεδομένων Η ανασκόπηση βιβλιογραφίας και συλλογή δεδομένων περιλαμβάνει τις εργασίες για τη συλλογή και διαχείριση των γεωγραφικής και υδρολογικής πληροφορίας. Ειδικότερα, πραγματοποιήθηκε ανασκόπηση εθνικών και διεθνών βιβλιογραφικών πηγών αλλά και εκτενής διερεύνηση στις "πηγές" άντλησης δεδομένων, καθώς και στο είδος δεδομένων που θεωρούνται κρίσιμα, όπως γεωγραφικά, υδρολογικά, υδραυλικά, περιβαλλοντικά και οικονομοτεχνικά δεδομένα και κανόνες λειτουργίας του συστήματος φραγμάτων Θησαυρού και Πλατανόβρυσης επί του ποταμού Νέστου, για την ορθολογική και ολοκληρωμένη αντιμετώπιση της υπό εξέτασης προβληματικής περιοχής. Σύμφωνα με το Υπουργείο Ανάπτυξης, τα τελευταία 50 χρόνια περισσότερες από 100 μελέτες έχουν εκπονηθεί στο Ελληνικό τμήμα της λεκάνης του ποταμού Νέστου. Οι μελέτες που εκπονήθηκαν για τη λεκάνη του ποταμού Νέστου έχουν κατανεμηθεί στις ακόλουθες κατηγορίες: 1. Βιομηχανικές 2. Γεωλογικές 3. Γεωργοοικονομικές 4. Γεωτεχνικές 5. Περιβαλλοντικές 6. Υδραυλικές 7. Υδρογεωλογικές 8. Υδρολογικές 9. Οικονομοτεχνικές 10. Άλλες Μελέτες Ο μεγάλος αριθμός μελετών της περιοχής μας δίνει την δυνατότητα συλλογής πληθώρας δεδομένων και πληροφοριών σχετικά με την περιοχή μελέτης. Αρνητικό στοιχείο αποτελεί η παλαιότητα μεγάλου αριθμού τους καθώς και η διάσπασή τους σε διάφορες υπηρεσίες με συνέπεια δυσκολία ανεύρεσης τους λόγω γραφειοκρατικών και άλλων κωλυμάτων. Ειδικότερα, οι περισσότερες μελέτες χρονολογούνται τις δεκαετίες 1980 και 1990, την περίοδο δηλαδή μελέτης και κατασκευής των μεγάλων έργων υδροηλεκτρικής παραγωγής επί του ρου του ποταμού Νέστου. Κατά κύριο λόγο, η άντληση πληροφοριών, χωρικών και περιγραφικών έγινε από το ΣΔ για το Υδατικό Διαμέρισμα Θράκης (ΥΔ12), στο οποίο ανήκει και ο ποταμός Νέστος. Όσον αφορά το Βουλγαρικό τμήμα της λεκάνης του ποταμού Νέστου, έγινε ανασκόπηση της διεθνούς βιβλιογραφίας προκειμένου να γίνει εύρεση χωρικών και περιγραφικών πληροφοριών, καθώς επίσης και πρωτογενών δεδομένων σχετικών με μετεωρολογικά και υδρολογικά χαρακτηριστικά. Διερεύνηση για ύπαρξη δεδομένων διεξήχθηκε και σε διεθνείς βάσεις δεδομένων, καθώς και σε ερευνητικά προγράμματα στα οποία η Βουλγαρία αποτελούσε εταίρο του προγράμματος. Επιπλέον, έγινε άντληση δεδομένων από το ΣΔ του ποταμού Μέστα, που δυστυχώς λόγω της συγγραφής του στη Βουλγάρικη γλώσσα δεν μπόρεσε να αξιοποιηθεί στο έπακρο. Τόσο τα χωρικά όσο και τα περιγραφικά δεδομένα χρησιμοποιήθηκαν στα μαθηματικά ομοιώματα. Η χρήση μετεωρολογικών και υδρομετρικών δεδομένων καθώς και δεδομένων παραγωγής ηλεκτρικής

19 ενέργειας χρησιμοποιήθηκαν για τη βαθμονόμηση και επαλήθευση των μοντέλων υδρολογίας και προσομοίωσης υδροηλεκτρικής λειτουργίας αντίστοιχα. 3.1 Χωρικά Δεδομένα Για τις ανάγκες του συγκεκριμένου έργου, και ειδικότερα για την εξαγωγή χωρικών δεδομένων που αφορούν τις λεκάνες απορροής, το υδρογραφικό δίκτυο, τις κλήσεις των υπολεκανών κτλ. έγινε επεξεργασία Ψηφιακών Μοντέλων Εδάφους (ΨΜΕ) GTOPO30 ανάλυσης 30 δεύτερων λεπτών του Τόξου (30 arcsecond) που ισοδυναμεί με περίπου 1 km και SRTM90 με ανάλυση επίσης 30 δεύτερων λεπτών του Τόξου. Η επεξεργασία πραγματοποιήθηκε με χρήση του λογισμικού Γεωγραφικών Συστημάτων Πληροφοριών (GIS) ArcGIS 10.1.Τα αποτελέσματα της επεξεργασίας των ΨΜΕ ελέγχθησαν βάση τοπογραφικών χαρτών που βρέθηκαν κατά τη διάρκεια της βιβλιογραφικής ανασκόπησης. Τα σφάλματα που εντοπίστηκαν κατά την εφαρμογή των αλγορίθμων επεξεργασίας των ΨΜΕ διορθώθηκαν χειροκίνητα (manually) ώστε να επιτευχθεί το τελικό αποτέλεσμα. Όσον αφορά στις χρήσεις γης, τα διαθέσιμα γεωγραφικά στοιχεία προέρχονται από το ευρωπαϊκό πρόγραμμα CLC Λεκάνες απορροής και υδρογραφικό δίκτυο Τα αποτελέσματα της ανάλυσης, τόσο σε επίπεδο υπολεκανών όσο και υδρογραφικού δικτύου παρουσιάζονται στον Πίνακας 3 1. Σύμφωνα με τα ΣΔ του ποταμού, η λεκάνη απορροής το ποταμού Μέστα/Νέστου χωρίζεται σε 54 υπολεκάνες, εκ των οποίων οι 35 βρίσκονται στο Βουλγαρικό τμήμα της λεκάνης και οι υπόλοιπες 19 στο Ελληνικό τμήμα αυτής (Εικόνα 3 1). Σε αυτό το σημείο πρέπει να τονιστεί πως στη λεκάνη του Dospat, αν και αποτελεί τμήμα της ενοποιημένης λεκάνης του Μέστα/Νέστου, έχουν γίνει έργα εκτροπής των υδάτων προς τη λεκάνη της Maritza (Βουλγαρία), επομένως το σύνολο των υδάτων που στραγγίζουν εντός της συγκεκριμένης λεκάνης απορρέουν εκτός της περιοχής μελέτης. Για αυτό το λόγο, η συνεισφορά της εν λόγο λεκάνης στη συνολική απορροή δεν θα ληφθεί υπόψη στον υπολογισμό που θα προκύψει από τη χρήση των υδρολογικών μοντέλων. Όσον αφορά στο υδρογραφικό δίκτυο, σύμφωνα με τα στοιχεία που προέκυψαν κατά την επεξεργασία και αποτύπωση του υδρογραφικού δικτύου της λεκάνης του ποταμού Μέστα/Νέστου (Πίνακας 3 1), το μεγαλύτερο συνολικό μήκος ρεμάτων έχει το ΥΣ "Dospat (Divertedbasin)" (BG4DO001) το οποίο είναι της τάξης των km. Για λόγους που αναφέρθηκαν στις προηγούμενες παραγράφους, το ΥΣ "Kanina" (BG4ME600R106) με συνολικό μήκος ρεμάτων km είναι αυτό με το μεγαλύτερο συνολικό μήκος ρεμάτων για το ανάντη τμήμα της λεκάνης, ενώ για το Ελληνικό τμήμα αυτής, το ΥΣ με το μεγαλύτερο συνολικό μήκος ρεμάτων είναι το "Π. Νέστος, Ανάντη Γεφ. Σταυρούπολης" (GR1207R0002NE3) το οποίο ισούται με km. Από την άλλη μεριά, το ΥΣ "Π. Νέστος, Δέλτα και εκβολές" (GR1207R0002NE5) έχει το μικρότερο μήκος ρεμάτων που ισούται με km.. Τέλος σε επίπεδο πυκνότητας υδρογραφικού δικτύου, η μεγαλύτερη πυκνότητα παρουσιάζεται στο ΥΣ "Ψυχρόρρεμα" (GR1207R000208) και είναι της τάξης των2.20 Km 1, ενώ στη Βουλγαρία στο ΥΣ "GradinishkaReka" (BG4ME700R098) η οποία είναι της τάξης των 1.92 Km 1. Όπως ήταν αναμενόμενο, η μικρότερη πυκνότητα ίση με 0.05 Km 1. παρουσιάζεται στο ΥΣ "Π. Νέστος, Δέλτα και εκβολές" (GR1207R0002NE5), αφού έχει πολύ μεγάλη έκταση σε σχέση με το μικρό μήκος ρεμάτων.

20 Εικόνα 3 1 Αποτύπωση υπολεκανών απορροής ποταμού Μέστα/Νέστου Εικόνα 3 2 Αποτύπωση υδρογραφικού δικτύου ποταμού Μέστα/Νέστου

21 Πίνακας 3 1 ID Κωδικός υπολεκάνης Πλήθος λεκανών απορροής και υδάτινων σωμάτων (ΥΣ) ποταμού Μέστα/Νέστα και αποτύπωση των κύριων χαρακτηριστικών τους Όνομα υπολεκάνης Έκταση (Km 2 ) Κλίση (Deg) Κωδικός ΥΣ Όνομα ΥΣ Συνολικό μήκος ρεμάτων (km) Πυκνότητα υδρ. δικτύου (km 1 ) 1 BG4ME1 Cherna Mesta BG4ME900R078 Cherna Mesta BG4ME2 Byala Mesta BG4ME900R079 Byala Mesta BG4ME3 Π. Μέστα Ανάντη BG4ME900R080 Π. Μέστα Ανάντη BG4ME4 BelishkaΡέμα BG4ME900R081 BelishkaΡέμα BG4ME5 Iztok BG4ME800R084 Iztok BG4ME6 DraglishkaΡέμα BG4ME800R089 DraglishkaΡέμα BG4ME7 Sedrach BG4ME800R088 Sedrach BG4ME8 BelaΡέμα BG4ME800R087 BelaΡέμα BG4ME9 Banderitza BG4ME800R085 Banderitza BG4ME10 Glazne BG4ME800R086 Glazne BG4ME11 BabeshkaΡέμα BG4ME900R083 BabeshkaΡέμα BG4ME12 Π. Μέστα, ΑνάντηGospodintzi BG4ME700R090 Π. Μέστα, ΑνάντηGospodintzi BG4ME13 Razhdavitza BG4ME700R091 Razhdavitza BG4ME14 Zlataritza BG4ME700R092 Zlataritza BG4ME15 DobrinishtkaΡέμα BG4ME700R093 DobrinishtkaΡέμα BG4ME16 BezbozhkaΡέμα BG4ME700R094 BezbozhkaΡέμα BG4ME17 Matenitza BG4ME700R095 Matenitza

22 ID Κωδικός υπολεκάνης Όνομα υπολεκάνης Έκταση (Km 2 ) Κλίση (Deg) Κωδικός ΥΣ Όνομα ΥΣ Συνολικό μήκος ρεμάτων (km) Πυκνότητα υδρ. δικτύου (km 1 ) 18 BG4ME18 GradinishkaΡέμα BG4ME700R098 GradinishkaΡέμα BG4ME19 Retizhe BG4ME700R097 Retizhe BG4ME20 KremenskaΡέμα BG4ME700R099 KremenskaΡέμα BG4ME21 Kamenitza BG4ME700R100 Kamenitza BG4ME22 KostenaΡέμα BG4ME700R101 KostenaΡέμα BG4ME23 RibnovskaΡέμα BG4ME700R102 RibnovskaΡέμα BG4ME24 Π. Μέστα, ΑνάντηGoltseDelch ev BG4ME700R103 Π. Μέστα, ΑνάντηGoltseDelch ev BG4ME25 Tufcha BG4ME700R105 Tufcha BG4ME26 Kanina BG4ME600R106 Kanina BG4ME27 Π. Μέστα, ΑνάντηHadjidimov o GotzedelchevskaΡέ μα BG4ME500R107 Π. Μέστα, ΑνάντηHadjidimovo BG4ME BG4ME500R109 GotzedelchevskaΡέ μα BG4ME29 DabnishkaΡέμα BG4ME500R110 DabnishkaΡέμα BG4ME30 Toplitza BG4ME500R111 Toplitza BG4ME31 Matnitza BG4ME400R112 Matnitza BG4ME32 Π. Μέστα, Κατάντη BG4ME100R113 Π. Μέστα, Κατάντη BG4ME33 Bistritza BG4ME200R114 Bistritza BG4ME34 Dospat (Λεκάνη που έχει εκτραπεί) BG4DO001 Dospat (ποταμός που έχει εκτραπεί) BG4ME35 Dospat BG4DO002 Dospat GR12NE1 Π. Νέστος, Π. Νέστος, GR1207R0002NE1 Λεκάνηεισροών Λεκάνηεισροών GR12NE2 Δεσπάτης GR1207R Δεσπάτης GR12NE3 Μυλόρρεμα GR1207R Μυλόρρεμα GR12NE4 Ταμιευτήρας Ταμιευτήρας GR1207L000001H Θησαυρού Θησαυρού

23 ID Κωδικός υπολεκάνης Όνομα υπολεκάνης Έκταση (Km 2 ) Κλίση (Deg) Κωδικός ΥΣ Όνομα ΥΣ Συνολικό μήκος ρεμάτων (km) Πυκνότητα υδρ. δικτύου (km 1 ) 40 GR12NE5 Ψυχρόρρεμα GR1207R Ψυχρόρρεμα GR12NE6 ΒαθύΡέμα GR1207R ΒαθύΡέμα GR12NE7 ΜύλουΡέμα GR1207R ΜύλουΡέμα GR12NE8 Πετρόρρεμα GR1207R Πετρόρρεμα Ταμιευτήρας Ταμιευτήρας 44 GR12NE GR1207L000002H Πλατανόβρυσης Πλατανόβρυσης 45 GR12NE10 ΜεγάλοΡέμα GR1207R ΜεγάλοΡέμα GR12NE11 Διαβολόρρεμα GR1207R Διαβολόρρεμα GR12NE12 Π. Νέστος, ΑνάντηΤεμένους GR1207R0002NE2 Π. Νέστος, ΑνάντηΤεμένους GR12NE13 Μελισσοχώρι GR1207R Μελισσοχώρι GR12NE14 Αρκουδόρρεμα GR1207R Αρκουδόρρεμα GR12NE15 Π. Νέστος, ΑνάντηΓεφ. Σταυρούπολης GR1207R0002NE3 Π. Νέστος, ΑνάντηΓεφ. Σταυρούπολης GR12NE16 ΚάτωΡέμα GR1207R ΚάτωΡέμα Π. Νέστος, Π. Νέστος, 52 GR12NE GR1207R0002NE ΣτενάΝέστου ΣτενάΝέστου 53 GR12NE18 Ξηροπόταμος GR1207R Ξηροπόταμος Π. Νέστος, Δέλτα Π. Νέστος, Δέλτα 54 GR12NE GR1207R0002NE και εκβολές και εκβολές Σε αυτό το σημείο πρέπει να τονιστεί πως οι κωδικοί των λεκανών απορροής δεν αντιστοιχούν πλήρως στους κωδικούς των ΣΔ, αφού δεν κατέστη δυνατό να βρεθούν όλοι οι κωδικοί για τις λεκάνες απορροής των ΣΔ.

24 3.1.2 Χρήσεις γης Η επεξεργασία των δεδομένων με ΓΣΠ έδειξε ότι, όσον αφορά στις χρήσεις γης της λεκάνης του ποταμού Μέστα/Νέστου, η λεκάνη μπορεί να θεωρηθεί σε πολύ μεγάλο βαθμό ως φυσική λεκάνη αφού καλύπτεται κυρίως με δασικές ή φυσικές χορτολιβαδικές εκτάσεις (75,41%). Οι γεωργικές εκτάσεις καλύπτουν περίπου το σύνολο των υπολειπόμενων εκτάσεων (20,30%). Για τους σκοπούς του συγκεκριμένου ερευνητικού έργου οι χρήσεις γης ταξινομήθηκαν σε 8 κατηγορίες, οι οποίες είναι: Αστικές περιοχές, Καλλιεργήσιμες εκτάσεις, Αρδευόμενες καλλιεργήσιμες εκτάσεις, Ακάλυπτο έδαφος, Χορτολιβαδικές εκτάσεις, Δασικές εκτάσεις, Υδάτινα σώματα και Υγροβιότοποι. Τα χαρακτηριστικά κάθε κατηγορίας θα χρησιμοποιηθούν για τον προσδιορισμό των συντελεστών διήθησης, εξάτμισης και απορροής ανά υπολεκάνη απορροής για χρήση στο υδρολογικό μοντέλο. Οι ποσοστιαίες χρήσεις γης ανά υπολεκάνη απορροής παρουσιάζονται ως σχηματική απεικόνιση με μορφή κυκλικών διαγραμμάτων (piecharts) στην Εικόνα 3 3. Εικόνα 3 3 Κατανομή χρήσεων γης ανά υπολεκάνη απορροής του ποταμού Νέστου

25 3.2 Μετεωρολογικά και υδρομετρικά δεδομένα Κατά τη φάση της συλλογής των υδρομετεωρολογικών δεδομένων έλαβαν χώρα οι ακόλουθες ενέργειες: Καταγραφή των δικτύων μετεωρολογικών και υδρομετρικών σταθμών και χαρτογράφηση τους σε συστήματα γεωγραφικών πληροφοριών (ΓΣΠ). Συγκέντρωση και αξιολόγηση όλων των πρωτογενών δεδομένων που περιέχονται σε έρευνες, μελέτες, υπηρεσιακές εκθέσεις που αφορούν στη λεκάνη απορροής του ποταμού Νέστου και σχετίζονται με το νερό. Συγκέντρωση υδρομετρικών δεδομένων παροχών και μετρήσεων στάθμης ποταμού, από σταθμούς που βρίσκονται εντός της λεκάνης απορροής του ποταμού Νέστου, στην Ελλάδα και στη Βουλγαρία, τα οποία έχουν συλλεχθεί από αρμόδιους φορείς (Δημόσια Επιχείρηση Ηλεκτρισμού (ΔΕΗ), Υπουργείο Αγροτικής Ανάπτυξης και Τροφίμων (ΥΠΑΑΤ), βάση δεδομένων Υδροσκόπιο, Εθνική Μετεωρολογική Υπηρεσία Ελλάδας (ΕΜΥ), Εθνικό Ινστιτούτο Μετεωρολογίας και Υδρολογίας Βουλγαρίας (Bulgarian National Institute of Meteorology and Hydrology), κτλ.) Συλλογή και οργάνωση μετεωρολογικών δεδομένων (ατμοσφαιρικά κατακρημνίσματα (βροχοπτώσεις και χιόνι), θερμοκρασίες (μέγιστες, ελάχιστες, μέσες) και ταχύτητα ανέμου. Οι υφιστάμενοι αλλά και παλιοί σταθμοί μέτρησης στην περιοχή μελέτης παρουσιάζονται στους παρακάτω πίνακες. Συγκεκριμένα, ο Πίνακας 3 2 παρουσιάζει τους διαθέσιμους μετεωρολογικούς σταθμούς καθώς και περιγραφικά στοιχεία (συντεταγμένες, υψόμετρο, μετρηθείσες παραμέτρους, χρονικό βήμα και διάρκεια μετρήσεων) για όλη τη λεκάνη απορροής. Ο Πίνακας 3 3 παρουσιάζει τους διαθέσιμους υδρομετρικούς σταθμούς καθώς και περιγραφικά στοιχεία (συντεταγμένες, υψόμετρο, μετρηθείσες παραμέτρους, χρονικό βήμα και διάρκεια μετρήσεων) για όλη τη λεκάνη απορροής. Σημειώνεται σε αυτό το σημείο ότι, σε όσες περιπτώσεις σταθμών υπήρχαν διαθέσιμες χρονοσειρές χιονιού, δημιουργήθηκαν νέες χρονοσειρές που περιλαμβάνουν τα συνολικά κατακρημνίσματα (βροχή+χιόνι). Αυτές είναι οι χρονοσειρές για τις οποίες πραγματοποιήθηκαν οι έλεγχοι και η στατιστική ανάλυση.

26 Πίνακας 3 2 Διαθέσιμοι μετεωρολογικοί σταθμοί και στοιχεία α/α Ονομασία ΦΟΡΕΑΣ* λ (ETRS_89) φ (ETRS_89) Υψόμετρο Παράμετρος** Χρονικό βήμα Από Έως σταθμού ΒΟΥΛΓΑΡΙΑ 1 MUSSALA BNIMH 23, , Β, Θ ημερήσιο 01/07/ /06/ KOURTOVO BNIMH 23, , Β μηνιαίο 01/12/ /12/ SEMKOVO BNIMH 23, , Β μηνιαίο 01/01/ /01/ JAKOROUDA BNIMH 23, , Β μηνιαίο 01/12/ /12/ PREDEL BNIMH 23, , Β μηνιαίο 01/12/ /12/ RAZLOG BNIMH 23, , Β μηνιαίο 01/12/ /12/ BANSKO BNIMH 23, , Β μηνιαίο 01/01/ /12/1995 Θ ημερήσιο 01/01/ /01/ OSENOVO BNIMH 23, , Β μηνιαίο 01/12/ /12/ BREZNITZA BNIMH 23, , Β μηνιαίο 01/12/ /12/ GOSPODINTSI BNIMH 23, , Β μηνιαίο 01/12/ /12/ GOTSE DELCHEV BNIMH 23, , Β μηνιαίο 01/01/ /06/ BESLET BNIMH 23, , Β μηνιαίο 01/12/ /12/ DIKCHAN BNIMH 24, , Β μηνιαίο 01/07/ /12/ VALKOSEL BNIMH 23, , Β μηνιαίο 01/12/ /12/ DOSPAT BNIMH 24, , Β μηνιαίο 01/12/ /12/1995 ΕΛΛΑΔΑ 16 ΑΧΛΑΔΙΑ ΔΕΗ 24, , ,4 Β ημερήσιο 01/10/ /09/1996 Β, X ημερήσιο 01/01/ /12/ ΧΡΥΣΟΥΠΟΛΗ ΕΜΥ 24, , ,6 Β, Θ, Α ημερήσιο 19/12/ /12/ ΜΕΣΟΧΩΡΙ ΔΕΗ 24, , ,5 Θ ημερήσιο 01/10/ /09/ ΜΙΚΡΟΚΛΕΙΣΟΥΡΑ ΥΔΡΟ ΣΚΟΠΙΟ 24, , ,4 Β, Χ ημερήσιο 01/09/ /12/ ΠΑΡΑΝΕΣΤΙ ΥΔΡΟ 24, , ,4 Β,Χ ημερήσιο 01/06/ /07/1997 ΣΚΟΠΙΟ 21 ΠΟΤΑΜΟΙ ΔΕΗ 24, , ,8 Β ημερήσιο 01/10/ /09/1996 Β, X ημερήσιο 01/01/ /12/ ΠΡΑΣΣΙΝΑΔΑ ΔΕΗ 24, , ,9 Β ημερήσιο 01/01/ /12/ ΣΙΔΗΡΟΝΕΡΟ ΔΕΗ 24, , ,5 Β, Θ ημερήσιο 01/10/ /09/1996 Β, X ημερήσιο 01/01/ /12/2012

27 α/α Ονομασία σταθμού ΦΟΡΕΑΣ* λ (ETRS_89) φ (ETRS_89) Υψόμετρο Παράμετρος** Χρονικό βήμα Από Έως 24 ΠΤΕΛΕΑ ΥΔΡΟ 24, , ,3 Β,Χ ημερήσιο 01/09/ /11/1993 ΣΚΟΠΙΟ 25 ΤΟΞΟΤΕΣ ΔΕΗ 24, , ,4 Β ημερήσιο 01/01/ /08/ ΒΩΛΑΚΑΣ ΔΕΗ 24, , ,9 Β ημερήσιο 01/01/ /12/ ,9 Β, X ημερήσιο 01/01/ /12/2012 * BNIMH: Bulgarian National Institute of Meteorology and Hydrology (ΕθνικόΙνστιτούτοΜετεωρολογίας και Υδρολογίας Βουλγαρίας) ** Β: Βροχόπτωση, Χ:Χιόνι, Α: Άνεμος, Θ:Θερμοκρασία Πίνακας 3 3 Διαθέσιμοι υδρομετρικοί σταθμοί και στοιχεία α/α Ονομασία σταθμού ΦΟΡΕΑΣ λ (ETRS_89) φ (ETRS_89) Υψόμετρο Παράμετρος* Χρονικό βήμα Από Έως Βουλγαρία 1 MOMINA_KULA NIHM 23, , ,23 Q μηνιαίο 01/01/ /12/ HADJIDIMOVO NIHM 23, , Q μηνιαίο 01/01/ /12/1996 Ελλάδα 3 ΘΗΣΑΥΡΟΣ ΔΕΗ 24, , Q μηνιαίο 01/10/ /09/ ΠΛΑΤΑΝΟΒΡΥΣΗ ΔΕΗ 24, , Q μηνιαίο 01/10/ /09/ ΤΕΜΕΝΟΣ ΔΕΗ 24, , Q μηνιαίο 01/10/ /09/ ΔΕΛΤΑ ΔΕΗ 24, , Q/H, H ημερήσιο 01/01/ /12/2012 * Q:Παροχή, H/Q:Ζεύγη Στάθμης Παροχής, H:Στάθμη

28 3.3 Δεδομένα υδροηλεκτρικών έργων Τόσο ο ΥΗΣ του Θησαυρού όσο και ο ΥΗΣ της Πλατανόβρυσης σχεδιάστηκαν ώστε λειτουργώντας μερικές ώρες την ημέρα να μπορούν να καλύπτουν τις ώρες αιχμής, δηλαδή τις ώρες αυξημένης ζήτησης ηλεκτρικής ενέργειας, διοχετεύοντας την παραγόμενη ενέργεια στο εθνικό δίκτυο μεταφοράς. Η ολοκλήρωση του έργου εμπεριέχει και την κατασκευή ενός τρίτου ΥΗΣ, αυτού του Τεμένους, ο οποίος ευρισκόμενος κατάντη των 2 άνωθεν φραγμάτων θα είχε ως στόχο την αναρρύθμιση της παροχής, δηλαδή τη συγκράτηση της μη σταθερής παροχής κατά τη διάρκεια της παραγωγής ενέργειας, τη διοχέτευση των υδάτων για την άρδευση των κατάντη αυτού περιοχών, καθώς και για την εξασφάλιση των περιβαλλοντικών αναγκών σε νερό. Ωστόσο, λόγω έλλειψης κεφαλαίων δεν μπόρεσε να επιτευχθεί η κατασκευή του συνολικού έργου, με αποτέλεσμα μόνο δύο φράγματα να έχουν ολοκληρωθεί μέχρι στιγμής: το φράγμα του Θησαυρού ( ) και το φράγμα της Πλατανόβρυσης ( ). Παρακάτω, στον Πίνακας 3 4, παρουσιάζονται ορισμένα βασικά χαρακτηριστικά των υφιστάμενων φραγμάτων Θησαυρού και Πλατανόβρυσης. Πίνακας 3 4 Χαρακτηριστικά φραγμάτων ποταμού Νέστου Μον.μετρ. Θησαυρός Πλατανόβρυση Λεκάνη απορροής πλημμυρών km , ,0 Λεκάνη απορροής απορροών km , ,0 Ετήσια εισροήνερών hm , ,0 Μέση παροχή ( / ) m 3 /sec 38,8 43,1 Ανώτατη στάθμη πλημμύρας (ΑΣΠ) m 385,8 228,5 Ανώτατη στάθμηλειτουργίας (ΑΣΛ) m 380,0 227,5 Κατώτατη στάθμηλειτουργίας (ΚΣΛ) m 320,0 223,5 Όγκοςστην ΑΣΛ hm 3 705,0 84,0 Ωφέλιμοςόγκοςλειτουργίας hm 3 565,0 11,0 Επιφάνεια λίμνηςστην ΑΣΛ km 2 18,0 3,3 ΣτάθμηΔιώρυγας Φυγής m 226,0 151,0 Τύπος φράγματος Λιθόρριπτο με Βαρύτητας από κυλινδρούμενο αδιαπέρατο πυρήνα σκυρόδεμα (RCC) Όγκος φράγματος hm ,44. Ωφέλιμοςόγκος ταμιευτήρα hm Υψόμετροστέψηςφράγματος m Ύψοςφράγματος από θεμελίωση m Μήκοςφράγματος στηστέψη m Παροχετευτικότητα εκχειλιστή m 3 /sec Αριθμόςμονάδων 3 2 Συνολικήισχύς MW Παραγόμενηενέργεια: Πρωτεύουσα GWh Δευτερεύουσα GWh Συνολική GWh

29 Εκτός από τα τεχνικά χαρακτηριστικά που απαιτούνται για την αναπαράσταση του ταμιευτήρα, του σταθμού παραγωγής και των λοιπών συστατικών ενός υδροηλεκτρικού έργου μέσω προγράμματος ηλεκτρονικού υπολογιστή, υπάρχει ανάγκη για δεδομένα λειτουργίας του ΥΗΣ. Τα δεδομένα αυτά χρησιμοποιούνται για τη βαθμονόμηση και επαλήθευση του μοντέλου προσομοίωσης υδροηλεκτρικής λειτουργίας και αφορούν χρονοσειρές δεδομένων που περιέχουν καταχωρήσεις σχετικά με: Τον όγκο νερού που εισέρευσε στη λίμνη/ταμιευτήρα Την συνολική εκροή μονάδων Την εκροή ύδατος για αρδεύσεις με ή χωρίς παραγωγή ενέργειας Την εκροή ύδατος για περιβαλλοντικούς λόγους με ή χωρίς παραγωγή ενέργειας Το νερό που υπερχείλισε Την στάθμη λίμνης/ταμιευτήρα στο τέλος του μήνα Τα αποθέματα νερού στο τέλος του μήνα Την συνολική παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας Για τις ανάγκες του συγκεκριμένου έργου, τα παραπάνω δεδομένα αποκτήθηκαν από τη ΔΕΗ Α.Ε. τόσο για τον ΥΗΣ Θησαυρού όσο και της Πλατανόβρυσης.

30 4 Επεξεργασία και διαχείριση δεδομένων Η επεξεργασία των χρονοσειρών περιλαμβάνει την πραγματοποίηση ελέγχων σχετικά με την ορθότητα τους. Οι έλεγχοι που διεξάγονται εξαρτώνται από τη φύση και το χρονικό βήμα της χρονοσειράς. Στη συνέχεια πραγματοποιήθηκαν διαδικασίες συνάθροισης, όπου αυτό ήταν απαραίτητο, συμπλήρωσης και επέκτασης. Μετά το πέρας των αναλύσεων, η περίοδος ορίστηκε ως η περίοδος για την οποία θα πραγματοποιηθεί η βαθμονόμηση και επαλήθευση του υδρολογικού μοντέλου. Όσον αφορά στο μοντέλο προσομοίωσης υδροηλεκτρικών έργων, η περίοδος ορίστηκε ως η χρονική περίοδος ρύθμισης της λειτουργίας του μοντέλου. 4.1 Έλεγχος και ομογενοποίηση δεδομένων βροχόπτωσης Ο έλεγχος της ποιότητας των δεδομένων περιλαμβάνει τους ελέγχους που γίνονται στα πρωτογενή δεδομένα, έτσι ώστε να εξακριβωθεί και στη συνέχεια να διασφαλιστεί η ακεραιότητα τους. Οι έλεγχοι που μπορούν να πραγματοποιηθούν είναι αυτοί των ακραίων τιμών, χωρικής συνέπειας, καθώς και έλεγχος σταθερότητας βήματος, όπως και των κενών τιμών Έλεγχος ακραίων τιμών Ο έλεγχος ακροτάτων εντοπίζει καταγραφές μεγαλύτερες ή μικρότερες από ένα προκαθορισμένο κατώφλι, το οποίο εξαρτάται από τη φύση της μεταβλητής. Ο εν λόγω έλεγχος πραγματοποιήθηκε με τη χρήση του λογισμικού Υδρογνώμονα για τις χρονοσειρές βροχόπτωσης. Για τη βροχόπτωση ως κάτω όριο ορίστηκε το μηδέν, ενώ το άνω όριο υπολογίζεται αυτόματα από το λογισμικό εφαρμόζοντας κανονική κατανομή. Για επίπεδο εμπιστοσύνης 99% το άνω όριο υπολογίζεται ως εξής (Κουτσογιάννης & Ξανθόπουλος, 1999): u N = Ν 1 *[(1+γ)/2, μ, σ] όπου γ= επίπεδο εμπιστοσύνης, Ν^ 1= ποσοστημόριο κανονικής κατανομής, μ= μέση τιμή, σ= τυπική απόκλιση Τα αποτελέσματα από τον έλεγχο ακροτάτων φαίνονται στον παρακάτω Πίνακας 4 1: Πίνακας 4 1 Έλεγχος ακραίων τιμών βροχόπτωσης Μέστα/Νέστου Σταθμός Χρ. βήμα Από Έως Εγγραφές Ελλείψεις Άνωόριο Υπερβάσεις κάτωορίου Υπερβάσεις άνωορίου MUSSALA Η 01/07/ /09/ , KOURTOVO Μ 01/01/ /12/ , SEMKOVO Μ 01/01/ /01/ , JAKOROUDA Μ 01/01/ /12/ , PREDEL Μ 01/01/ /12/ , RAZLOG Μ 01/01/ /12/ , BANSKO Μ 01/01/ /12/ , OSENOVO Μ 01/01/ /12/ ,22 0 8

31 Σταθμός Χρ. βήμα Από Έως Εγγραφές Ελλείψεις Άνωόριο Υπερβάσεις κάτωορίου Υπερβάσεις άνωορίου BREZNITZA Μ 01/01/ /12/ , GOSPODINTSI Μ 01/01/ /12/ , GOTSE Μ 01/01/ /12/ , DELCHEV BESLET Μ 01/01/ /12/ , DIKCHAN Μ 01/01/ /12/ , VALKOSEL Μ 01/01/ /12/ , DOSPAT Μ 01/01/ /12/ , ΑΧΛΑΔΙΑ Η 01/10/ /09/ , Η 01/01/ /12/ , ΧΡΥΣΟΥΠΟΛΗ Η 19/12/ /12/ , ΜΙΚΡΟΚΛΕΙΣΟ Η 01/01/ /12/ , ΥΡΑ ΠΑΡΑΝΕΣΤΙ Η 01/01/ /12/ , ΠΟΤΑΜΟΙ Η 01/10/ /09/ , Η 01/01/ /12/ , ΠΡΑΣΣΙΝΑΔΑ Η 01/01/ /12/ , Η 01/01/ /12/ , ΣΙΔΗΡΟΝΕΡΟ Η 01/10/ /09/ , Η 01/01/ /12/ , ΠΤΕΛΕΑ Η 01/01/ /11/ , ΤΟΞΟΤΕΣ Η 01/01/ /12/ , ΒΩΛΑΚΑΣ Η 01/01/ /12/ , Η 01/01/ /12/ , Όπου Μ: Μηνιαίο βήμα, Η: Ημερήσιο βήμα Σύμφωνα με τον παραπάνω πίνακα, δεν υπήρξαν υπερβάσεις κάτω ορίου, με μοναδική εξαίρεση μία μέτρηση στο σταθμό Bansko της Βουλγαρίας, η οποία εμφανώς είναι λανθασμένη και διορθώθηκε. Όσον αφορά στις υπερβάσεις του άνω ορίου, σε όλες τις περιπτώσεις που προέκυψαν έγινε έλεγχος των τιμών. Οι υπερβάσεις αυτές δεν αποτελούν λάθη καταγραφής, αλλά απεικονίζουν πιο έντονα καιρικά φαινόμενα κατά την περίοδο των μετρήσεων και συνεπώς γίνονται αποδεκτές Κανονικοποίηση χρονοσειρών Κατόπιν της πραγματοποίησης των παραπάνω ελέγχων ακολούθησε η μετατροπή των χρονοσειρών σε αυστηρό βήμα, ώστε να μην υπάρχουν ελλιπείς ημερομηνίες στις χρονοσειρές. Η διαδικασία της κανονικοποίησης εφαρμόστηκε για όλες τις χρονοσειρές Συναθροίσεις χρονοσειρών Μία από τις πλέον συνηθισμένες επεξεργασίες των χρονοσειρών είναι η παραγωγή χρονοσειρών μεγαλύτερου χρονικού βήματος. Αυτή η λειτουργία έχει επικρατήσει να ονομάζεται συνάθροιση (Aggregation). Η διαδικασία της συνάθροισης εξαρτάται από τον τύπο της μετεωρολογικής μεταβλητής. Για τις αθροιστικές μεταβλητές, όπως είναι η βροχόπτωση ή η εξάτμιση, η μηνιαία τιμή προκύπτει από το άθροισμα των ημερήσιων τιμών. Για τις στιγμιαίες μεταβλητές, όπως είναι η θερμοκρασία και η υγρασία, η μηνιαία τιμή προκύπτει ως η μέση τιμή των ημερήσιων. Στο παρόν ερευνητικό έργο έγινε αναγωγή ημερήσιων τιμών σε μηνιαίες μόνο για τη χρονοσειρά βροχόπτωσης στο σταθμό Mussala, προκειμένου να γίνει η συσχέτισή του με κάποιο γειτονικό σταθμό,

32 καθώς όλοι οι σταθμοί στη Βουλγαρία έχουν χρονοσειρές σε μηνιαίο βήμα. Αντίστοιχα, οι βροχοπτώσεις στο ελληνικό τμήμα της λεκάνης μετατράπηκαν σε μηνιαίο βήμα ώστε να υπάρχει κοινό βήμα. Για την αναγωγή των ημερήσιων τιμών σε μηνιαίες, ορίστηκε ένα κατώφλι ελλειπουσών τιμών, ώστε να μπορεί η συναθροισμένη μέτρηση να γίνει αποδεκτή. Ως κατώφλι ορίστηκαν οι 5 κενές τιμές Έλεγχος χωρικής συνέπειας Ο έλεγχος χωρικής συνέπειας στηρίζεται στο γεγονός ότι γειτονικοί μετεωρολογικοί σταθμοί με παρόμοια κλιματολογικά χαρακτηριστικά, έχουν συνήθως παρόμοια μετεωρολογική συμπεριφορά. Ο έλεγχος αυτός βασίζεται στη συσχέτιση μεταξύ γειτονικών σταθμών. Όταν ο υπολογιζόμενος συντελεστής συσχέτισης μεταξύ 2 σταθμών τείνει προς τη μονάδα, τότε οι 2 σταθμοί έχουν καλή συσχέτιση. Συντελεστές πάνω από 0,70, θεωρούμε ότι απεικονίζουν ικανοποιητική συσχέτιση και γίνονται αποδεκτοί, ενώ για συσχετίσεις μικρότερες του 0.70 τότε τα δεδομένα του σταθμού θεωρούνται μη ρεαλιστικά. Για τον έλεγχο της χωρικής συνέπειας μεταξύ μετρήσεων βροχόπτωσης γειτονικών σταθμών, χρησιμοποιήθηκε η μέθοδος της διπλής αθροιστικής καμπύλης, μέσω του λογισμικού Υδρογνώμονα. Από την εφαρμογή της μεθόδου της διπλής αθροιστικής καμπύλης προκύπτουν τα παρακάτω: Οι σταθμοί βροχόπτωσης στη Βουλγαρία εμφανίζουν σε γενικές γραμμές πολύ καλές συσχετίσεις με εξαίρεση τον σταθμό Mussala, ο οποίος βρίσκεται σε πολύ μεγάλο υψόμετρο σε σχέση με τους υπόλοιπους σταθμούς. Οι καλύτερες συσχετίσεις εμφανίζονται μεταξύ των σταθμών Bansko Razlog (0,90) και Bretznitza Gospodinski (0,91). Για τους σταθμούς βροχόπτωσης στην Ελλάδα παρατηρούνται μικρότερες συσχετίσεις σε σχέση με τη Βουλγαρία. Ένας πιθανός λόγος των μικρών συσχετίσεων πιθανών να είναι οι διαφορετικές πηγές σταθμών (ΔΕΗ, ΥΔΡΟΣΚΟΠΙΟ), καθώς επίσης ο μεγάλος αριθμός ελλείψεων που έχουν οι χρονοσειρές. Οι μικρότερες τιμές συσχέτισης, όπως παρουσιάζεται και στις παρακάτω εικόνες, παρουσιάζεται για το σταθμό της Πτελέας. Ειδικότερα ο συγκεκριμένος σταθμός παρουσίασε συσχέτιση με στους σταθμούς Παρανέστι και Πρασινάδα της τάξης των 0.16 και 0.21 αντίστοιχα. Οι υπόλοιποι σταθμοί παρουσιάζουν συσχετίσεις άνω του 0.70, όπως π.χ. το ζεύγος σταθμών Αχλαδιά Ποταμοί (0.74), Αχλαδιά Βώλακας (0.71). Σταθμός βάσης: Παρανέστι Σταθμός ελέγχου: Πτελέα Εικόνα 4 1 Συσχέτιση σταθμών Παρανεστίου και Πτελέας

33 Η παραπάνω τεχνική εφαρμόστηκε και για τον έλεγχο της ομοιογένειας των δεδομένων. Ο έλεγχος ομοιογένειας (ή έλεγχος συνέπειας, κατά τους Κουτσογιάννη και Ξανθόπουλο, 1999) αποσκοπεί στον εντοπισμό τεχνητών αλλαγών στις συνθήκες μέτρησης, οι οποίες επηρεάζουν το αποτέλεσμα της μέτρησης. Σε περίπτωση που εντοπιστούν τέτοιες αλλαγές, η αποκατάσταση της ομοιογένειας (γνωστή και ως ανόρθωση) αποσκοπεί στην τροποποίηση των μετρήσεων σε τρόπο ώστε να αρθούν τα αποτελέσματα των αλλαγών των συνθηκών. Στις παρακάτω εικόνες παρουσιάζεται η ομοιογένεια μεταξύ των σταθμών Bansko Razlog, Εικόνα 4 2, και Αχλαδιάς Ποταμών. Σταθμός βάσης: BANSKO Σταθμός ελέγχου: RAZLOG Εικόνα 4 2 Έλεγχος ομοιογένειας μεταξύ 2 γειτονικών βουλγαρικών σταθμών Σταθμός βάσης: Αχλαδιά Σταθμός ελέγχου: Ποταμοί Εικόνα 4 3 Έλεγχος ομοιογένειας μεταξύ 2 γειτονικών ελληνικών σταθμών 4.2 Ομογενοποίηση δεδομένων βροχόπτωσης Η ομογενοποίηση των δεδομένων αφορά στην συμπλήρωση των χρονοσειρών και την επέκταση αυτών, για να υπάρξει κοινή περίοδος αναφοράς.

34 Η συμπλήρωση των χρονοσειρών αποσκοπεί στην κάλυψη των κενών των διαθέσιμων χρονοσειρών, χρησιμοποιώντας υφιστάμενα στοιχεία του ίδιου ή γειτονικών σταθμών. Για τη συμπλήρωση των παρατηρήσεων χρησιμοποιείται η διαδικασία της γραμμικής παλινδρόμησης, η οποία ανήκει στην κατηγορία των στατιστικών μεθόδων συμπλήρωσης των χρονοσειρών. Η συμπλήρωση των σταθμών γίνεται με τη διαδικασία της εποχιακής συσχέτισης, δηλαδή για κάθε μήνα ξεχωριστά. Η συμπλήρωση των χρονοσειρών που παρουσιάστηκε παραπάνω αποσκοπεί στο να δώσει άρτιες χρονοσειρές μετεωρολογικών μεταβλητών για το διάστημα λειτουργίας κάθε σταθμού. Όσον αφορά στην επέκταση, για την εξαγωγή στατιστικών χαρακτηριστικών και για οποιαδήποτε επεξεργασία ακολουθήσει, θα πρέπει οι χρονοσειρές που θα χρησιμοποιηθούν να αναφέρονται στο ίδιο χρονικό διάστημα. Για το λόγο αυτό θα πρέπει να επιλεγεί ένα κοινό διάστημα στο οποίο θα επεκταθούν όσες χρονοσειρές έχουν επαρκές μήκος. Κάθε χρονοσειρά επεκτάθηκε πέρα από τα αρχικά της όρια, χρησιμοποιώντας το βέλτιστο σταθμό με τον οποίο συσχετίζεται και ο οποίος έχει χρησιμοποιηθεί και για την συμπλήρωσή της. Στην περίπτωση που το μήκος της χρονοσειράς αυτού του σταθμού δεν επαρκεί για την κάλυψη του προβλεπόμενου κοινού διαστήματος, τότε για το υπολειπόμενο τμήμα, θα χρησιμοποιηθεί ο δεύτερος πλησιέστερος σταθμός που συσχετίζεται ικανοποιητικά και διαθέτει χρονοσειρά που φτάνει μέχρι τα όρια επέκτασης. Οι εργασίες συμπλήρωσης και επέκτασης των χρονοσειρών πραγματοποιήθηκε με το λογισμικό Υδρογνώμων. Για τους σταθμούς της Βουλγαρίας το κοινό χρονικό διάστημα στο οποίο θα αναφέρονται οι επεξεργασμένες χρονοσειρές βροχόπτωσης είναι: από 01/01/1965 έως 31/12/1995 Σταθμοί βάσης: JAKOROUDA, PREDEL, BANSKO, OSENOVO, BESLET (ως σταθμοί βάσης χρησιμοποιούνται οι σταθμοί που έχουν πλήρης χρονοσειρές) Για τους σταθμούς της Ελλάδας, λόγω του μεγάλου αριθμού κενών τιμών στις εν λόγω χρονοσειρές, καθώς και λόγω των χαμηλών συσχετίσεων που προκύπτουν, το κοινό χρονικό διάστημα στο οποίο θα αναφέρονται οι τελικές χρονοσειρές περιορίζεται από 01/01/1987 έως 31/12/1995 Σταθμοί βάσης: ΑΧΛΑΔΙΑ, ΜΙΚΡΟΚΛΕΙΣΟΥΡΑ, ΠΟΤΑΜΟΙ, ΠΡΑΣΣΙΝΑΔΑ, ΧΡΥΣΟΥΠΟΛΗ, (ως σταθμοί βάσης χρησιμοποιούνται οι σταθμοί που έχουν πλήρης χρονοσειρές) Στα παρακάτω διαγράμματα παρουσιάζονται μερικά από τα αποτελέσματα για κάθε συσχέτιση, με τη διάρθρωση της πληροφορίας και των διαγραμμάτων να έχει ως εξής : Πίνακας αποτελεσμάτων ο οποίος περιλαμβάνει: Ν πλήθος μετρήσεων D=R 2 συντελεστής προσδιορισμού R συντελεστής συσχέτισης Dcr κρίσιμος συντελεστής συσχέτισης a 0 σταθερός όρος a 1 συντελεστής παλινδρόμισης

35 Διάγραμμα γραμμικής συσχέτισης: Η εξίσωση παλινδρόμησης είναι: y= α 0 +α1 x Όπου y: η χρονοσειρά που συμπληρώνεται και x: η χρονοσειρά βάσης Βουλγαρία Σταθμός KOURTOVO Μετρήσεις από : 01Ιαν1965 έως : 01Δεκ1995 Αριθμόςεγγραφών : 359 Κενάτιμών : 13 Μήνες επέκτασης : 0 Σταθμός βάσης : JAKOROUDA Υψόμ. στ. βάσης : Υψόμ. στ. συμπλ. : Πίνακας 4 2 Αποτελέσματα συμπλήρωσης / επέκτασης στ. KOURTOVO Μήνας Ν D=R 2 R Dcr α 0 α 1 Ιαν Φεβ Μάρ Απρ Μάι Ιούν Ιούλ Αύγ Σεπτ Οκτ Νοέ Δεκ Η πιο ισχυρή συσχέτιση παρουσιάζεται το μήνα Οκτώβριο, ενώ η ασθενέστερη κατά το μήνα Μάιο (0.678). Σε κάθε περίπτωση ο συντελεστής συσχέτισης είναι υψηλός επόμένος οι τιμές γίνονται αποδεκτές.

36 Dependent variable Independent variable Dependent variable Independent variable Μάιος Οκτώβριος Εικόνα 4 4 Διάγραμμα γραμμικής συσχέτισης στ.kourtovo για τους μήνες Μάιο και Οκτώβριο Ελλάδα Σταθμός ΒΩΛΑΚΑΣ Μετρήσεις από : 01Ιαν1990 έως : 31Δεκ1995 Αριθμόςεγγραφών : Κενάτιμών : 0 Ημέρες επέκτασης : Σταθμός βάσης : ΑΧΛΑΔΙΑ Υψόμ. στ. βάσης : 591 Υψόμ. στ. συμπλ. : 837 Πίνακας 4 3 Αποτελέσματα συμπλήρωσης / επέκτασης στ. ΒΩΛΑΚΑ Μήνας Ν D=R 2 R Dcr α 0 α 1 Ιαν Φεβ Μάρ Απρ Μάι Ιούν Ιούλ Αύγ Σεπτ Οκτ Νοέ

37 Μήνας Ν D=R 2 R Dcr α 0 α 1 Δεκ Από τον πίνακα αποτελεσμάτων παρατηρούμε ότι κατά τους θερινούς μήνες υπάρχει χαμήλη συσχέτιση. Άλλοι σταθμοί κοντά στο σταθμό ΒΩΛΑΚΑ είναι οι ΜΙΚΡΟΚΛΕΙΣΟΥΡΑ και ΠΟΤΑΜΟΙ, οι συσχετίσεις όμως που προκύπτουν είναι ακόμη πιο μικρές από ότι σε σχέση με την ΑΧΛΑΔΙΑ Dependent variable Dependent variable Independent variable Independent variable Εικόνα 4 5 Ιούλιος Δεκέμβριος Διαγράμματα γραμμικής συσχέτισης σταθμού ΒΩΛΑΚΑ Ιουλίου και Δεκεμβρίου Σταθμός ΠΤΕΛΕΑ Μετρήσεις από : 01Ιαν1987 έως : 30Σεπ1994 Αριθμόςεγγραφών : Κενάτιμών : 0 Ημέρες επέκτασης : 457 Σταθμός βάσης : ΠΡΑΣΙΝΑΔΑ Υψόμ. στ. βάσης : 136 Υψόμ. στ. συμπλ. : 421 Πίνακας 4 4 Αποτελέσματα συμπλήρωσης / επέκτασης στ. ΠΤΕΛΕΑ Μήνας Ν D=R 2 R Dcr α 0 α 1 Ιαν Φεβ Μάρ Απρ

38 Μήνας Ν D=R 2 R Dcr α 0 α 1 Μάι Ιούν Ιούλ Αύγ Σεπτ Οκτ Νοέ Δεκ Παρατηρείται από τα αποτελέσματα ότι συσχέτιση μεταξύ των δεδομένων των δύο σταθμών υπάρχει μονο τον Ιανουάριο Dependent variable Independent variable Dependent variable Independent variable Εικόνα 4 6 Ιανουάριος Αύγουστος Διαγράμματα γραμμικής συσχέτισης στ. ΠΤΕΛΕΑ Ιανουαρίου και Αυγούστου Ο συγκεκριμένος σταθμός, δηλαδή ο σταθμός Πτελέας, προτείνεται να απορριφθεί για χρήση στα υδρολογικά μοντέλα, λόγω της μικρής συσχέτισής του με τους σταθμούς βάσης. Από τη άλλη μεριά, αν και ο σταθμός Χρυσούπολης εμφανίζει μεγάλες συσχετίσεις με τον πλησιέστερο σταθμό Τοξοτών, το γεγονός ότι βρίσκεται στην περιοχή του δέλτα μακριά από τις ορεινές υπολεκάνες δεν εξυπηρετεί στη βαθμονόμηση και χρήση του υδρολογικού μοντέλου. Για αυτό το λόγο δεν θα χρησιμοποιηθεί στο υδρολογικό μοντέλο. 4.3 Υπολογισμός δυνητικής εξατμισοδιαπνοής Για τον υπολογισμό της δυνητικής εξατμισοδιαπνοής έχουν αναπτυχθεί διάφορες μεθοδολογίες όπως είναι οι Penman, Penman Monteith, Thornthwaite, Hargreaves, Doorenbos Pruit, Priestley Taylor, Blaney Criddle, Turc και πολλές ακόμα. Στα πλαίσια του παρόντος ερευνητικού, και βάση των διαθέσιμων

39 στοιχείων και δεδομένων (π.χ έλλειψη ελάχιστης και μέγιστης θερμοκρασίας κτλ) έγινε χρήση της μεθόδου Turc (Turc, L., 1954). Βάση της συγκεκριμένης μεθόδου η δυνητική εξάτμισοδιαπνοή υπολογίζεται ώς: Rs 50 PET 0.13* T * για R H 50 T 15 PET Rs R 0.13* T * (1 H ) για R H < 50 T όπου PET είναι η ημερήσια δυνητική εξατμοδιαπνοή (mm/day), T η μέση ημερήσια θερμοκρασία ( ο C), R s η ημερήσια ηλιακή ακτινοβολία (ly/day ή cal/cm 2 όπου cal/cm 2 ισούται με (100/4.1868) MJ/m 2 /day, R H η σχετική υγρασία σε ποσοστό. Σε αυτό το σημείο πρέπει να τονιστεί πως λόγω έλλειψης δεδομένων σχετικά με την παράμετρο R H θεωρήθηκε ότι η σχετική υγρασία ήταν για όλη την περιοχή μελέτης μεγαλύτερη του 50% Εφαρμογή μεθόδου Turc στην λεκάνη του π. Νέστου Για τον υπολογισμό της δυνητικής εξατμισοδιαπνοής η λεκάνη του ποταμού Νέστου χωρίστηκε σε 4 κλιματικές ζώνες. Από ανάντη προς κατάντη, η πρώτη ζώνη καλύπτει του ορεινούς όγκους των Rila και Pirin έως και την περιοχή του Basko, η δεύτερη ζώνη καλύπτει την περιοχή του GotzeDeltzev έως και την περιοχή των φραγμάτων Θησαυρού και Πλατανόβρυσης, η τρίτη ζώνη καλύπτει την περιοχή του Παρανεστίου έως τα στενά του ποταμού Νέστου και η τέταρτη και τελευταία ζώνη καλύπτει το δέλτα του Νέστου. Ο διαχωρισμός αυτός βασίστηκε στη θερμοκρασιακή διαφοροποίηση μεταξύ των περιοχών, αφού στο βόρειο τμήμα της λεκάνης βρίσκονται μεγάλοι ορεινοί όγκοι σε αντίθεση με το δέλτα του ποταμού που βρίσκεται λίγα μέτρα πάνω από τη θάλασσα. Η παρακάτω εικόνα παρουσιάζει τη λεκάνη απορροής χωρισμένη σε ζώνες "εξατμισοδιαπνοής". Οι τιμές για τη μέση ημερήσια ακτινοβολία προήρθαν από διεθνείς βάσεις δεδομένων όπως το ESTI (EuropeanSolarTestInstallation) του Κοινού Κέντρου Ερευνών (JRC) της ΕΕ, το οποίο αποτελεί το ευρωπαϊκό εργαστήριο αναφοράς για τον έλεγχο της παραγωγής ισχύος και ηλεκτρικής ενέργειας των φωτοβολταϊκών συσκευών. Ο υπολογισμός της ημερήσιας ηλιακής ακτινοβολίας και της θερμοκρασίας και για τις 4 ζώνες έγινε από στοιχεία της βάσης δεδομένων PVGIS CMSAF (PhotopholtaicGeographicInformationSystem TheSatelliteApplicationFacilityonClimateMonitoring), η οποία αποτελεί μια βάση δεδομένων ηλιακής ακτινοβολίας και άλλων κλιματικών δεδομένων για την Ευρώπη (Šúri&Hofierka, 2004). Επίσης έγινε χρήση δεδομένων από το Ευρωπαϊκό πρόγραμμα "EuropeanSolarRadiationAtlas (ESRA)" (Rigollieretal., 2000). Η ηλιακή ακτινοβολία που δίνεται από το PVGIS CMSAF είναι σε W/m 2 και η μετατροπή της σε cal/cm 2 βασίστηκε στην ακόλουθη μαθηματική σχέση: 1 W/m 2 = cal/cm 2

40 Εικόνα 4 7 Ζώνες εξατμισοδιαπνοής λεκάνης ποταμού Νέστου Στο παρακάτω διάγραμμα δίνεται το διάγραμμα της μέσης μηνιαίας ηλιακής ακτινοβολίας (Directnormalirradiation (Wh/m 2 /day))και μέσης μηνιαίας θερμοκρασίας ( ο C) για τις 4 ζώνες στις οποίες χωρίστηκε η λεκάνη του ποταμού Νέστου. Για τον υπολογισμό της εξατμισοδιαπνοής έγινε χρήση των ημερήσιων χρονοσειρών της βάσης δεδομένων PVGIS CMSAF. Εικόνα 4 8 Μέση μηνιαία ηλιακή ακτινοβολία και θερμοκρασία για τον υπολογισμό της εξατμισοδιαπνοής

41 4.4 Εκτίμηση θερμοκρασιακής βαθμίδας Λόγω του γεγονότος διαθεσιμότητας δεδομένων θερμοκρασίας σε 5 μόνο σταθμούς (Πίνακας 3 2), για τον υπολογισμό της θερμοκρασίας στο υπόλοιπο της λεκάνης έγινε εφαρμογή της μεθόδου της θερμοκρασιακής βαθμίδας. Η θερμοκρασιακή βαθμίδα ή θερμοβαθμίδα μιας περιοχής είναι ο αριθμός που συσχετίζει τη μείωση της θερμοκρασίας στην περιοχή με την αύξηση του υψομέτρου. Υποθέτοντας γραμμική σχέση μεταξύ της μέσης θερμοκρασίας και του υψομέτρου, προκύπτει η θερμοβαθμίδα με γραμμική συσχέτιση των θερμοκρασιών με το υψόμετρο κάθε σταθμού και εκφράζεται συνήθως σε ο C ελάττωσης της θερμοκρασίας ανά χιλιόμετρο αύξησης του υψομέτρου. Η θερμοβαθμίδα δημιουργήθηκε από τα δεδομένα των 5 σταθμών για κάθε μήνα ξεχωριστά. Τα αποτελέσματα έδειξαν την πολύ μεγάλη συσχέτιση μεταξύ ύψους και θερμοκρασίας, αφού σε όλες τις περιπτώσεις η τιμή R 2 ήταν μεγαλύτερη του 0.9. Τα παρακάτω διαγράμματα παρουσιάζουν τη θερμοβαθμίδα για τους μήνες Ιανουάριο, Απρίλιο, Ιούλιο και Οκτώβριο. Ο υπολογισμός της θερμοκρασίας στους υπόλοιπους σταθμούς έγινε βάση της εξίσωσης της ευθείας της παλινδρόμησης που υπολογίστηκε για κάθε μήνα ξεχωριστά. Εικόνα 4 9 Υπολογισμός θερμοβαθμίδας για το μήνα Ιανουάριο Εικόνα 4 10 Υπολογισμός θερμοβαθμίδας για το μήνα Απρίλιο

42 Εικόνα 4 11 Υπολογισμός θερμοβαθμίδας για το μήνα Ιούλιο Εικόνα 4 12 Υπολογισμός θερμοβαθμίδας για το μήνα Οκτώβριο 4.5 Επιφανειακή ολοκλήρωση σημειακής πληροφορίας Σκοπός της επιφανειακής ολοκλήρωσης της σημειακής πληροφορίας μιας μετεωρολογικής μεταβλητής είναι η δυνατότητα να παρέχονται στοιχεία για τη μεταβλητή αυτή σε θέσεις που δεν υπάρχουν οι αντίστοιχες μετρήσεις. Χαρακτηριστικό παράδειγμα είναι η αναγωγή της βροχόπτωσης στο επίπεδο της λεκάνης απορροής. Η επιφανειακή ολοκλήρωση των μέσων μεγεθών των κατακρημνισμάτων και των λοιπών μετεωρολογικών παραμέτρων, αποτελεί ουσιαστικά μια απεικόνιση της γεωγραφικής μεταβλητότητάς τους. Στα πλαίσια του έργου η κατανομή της βροχόπτωσης, αλλά και της θερμοκρασίας στο χώρο έγινε μέσω εφαρμογής της μεθόδου Thiessen. Η μέθοδος Thiessen βασίζεται στη χρήση των πολυγώνων Voronoi,.και αποσκοπεί στην αναγωγή των μετρήσεων ενός δικτύου στο χώρο και στον υπολογισμό του μέσου ισοδύναμου ύψους κατακρημνίσεων ή μέσης θερμοκρασίας σε μια συγκεκριμένη περιοχή. Σύμφωνα με τη μέθοδο αυτή η περιοχή μελέτης χωρίζεται σε υποπεριοχές, τα όρια των οποίων προκύπτουν από τις μεσοκάθετους στις ευθείες που ενώνουν δυο παρακείμενους σταθμούς. Οι υποπεριοχές που δημιουργούνται με τον τρόπο αυτό, έχουν το χαρακτηριστικό ότι περιλαμβάνουν όλα τα σημεία που βρίσκονται εγγύτερα στο σταθμό που

43 περικλείει η υποπεριοχή αυτή, παρά σε οποιοδήποτε άλλο σταθμό. Βασική θεώρηση της μεθόδου είναι ότι κάθε σημείο της υποπεριοχής δέχεται το ίδιο ύψος βροχής με τον πλησιέστερο προς αυτό σταθμό. Η χωρική κατανομή των ατμοσφαιρικών παρατηρήσεων για την περιοχή μελέτης παρουσιάζεται στην Εικόνα Εικόνα 4 13 Χωρική κατανομή σημειακής πληροφορίας με χρήση πολυγώνων Thiessen 4.6 Ανάλυση Υδρομετρικών Δεδομένων Οι διαθέσιμοι σταθμοί με υδρομετρικά δεδομένα καταγράφονται στον Πίνακας 3 3.Για τους σταθμημετρικούς σταθμούς, δηλαδή για τους σταθμούς MOMINA_KULA HADJIDIMOVO ΘΗΣΑΥΡΟΣ ΠΛΑΤΑΝΟΒΡΥΣΗ ΤΕΜΕΝΟΣ εφαρμόστηκε όπου ήταν απαραίτητο η διαδικασία συμπλήρωσης / επέκτασης όπως περιγράφεται σε προηγούμενο στάδιο.

44 Ο σταθμός ΔΕΛΤΑ περιλαμβάνει μετρήσεις στάθμης παροχής σε ημερήσιο μη συνεχές βήμα για τη χρονική περίοδο 01/01/1996 έως 31/12/2012 και χρησιμοποιήθηκε για την κατάρτιση καμπύλων στάθμης παροχής. Για την εκτίμηση των παροχών Q από τις στάθμες H, είναι απαραίτητη η διατύπωση σχέσεων στάθμης παροχής σε μια διατομή υδατορεύματος η οποία και προϋποθέτει την ταυτόχρονη ύπαρξη συστηματικών μετρήσεων στάθμης και παροχής στη συγκεκριμένη διατομή. Η εξίσωση που καθορίζει αυτή τη συσχέτιση στάθμης παροχής Q= f(h), μπορεί να αποτυπωθεί ως (Κουτσογιάννης & Ξανθόπουλος, 1999): Q= c (H α) k όπου, α η στάθμη που αντιστοιχεί στη μηδενική παροχή, c, k παράμετροι που προσδιορίζονται με προσαρμογή της καμπύλης στις υδρομετρήσεις. Η καμπύλη στάθμη παροχής προσαρμόστηκε στις υδρομετρήσεις με τη χρήση του λογισμικού Υδρογνώμονα. Ειδικότερα, η διαδικασία που ακολουθήθηκε για τη διατύπωση των καμπυλών στάθμης παροχής είναι η ακόλουθη: 1. Διαχωρισμός των υδρομετρήσεων σε ομοιογενείς περιόδους 2. Εντοπισμός των εξωκείμενων σημείων στάθμης παροχής 3. Χάραξη της καμπύλης στάθμης παροχής για κάθε περίοδο χωριστά Στην παρακάτω εικόνα, Εικόνα 4 14, παρουσιάζονται οι 3 περίοδοι κατά τις οποίες χωρίστηκαν τα δεδομένα και το διπλό λογαριθμικό διάγραμμα με τις υδρομετρήσεις και την προσαρμοσμένη καμπύλη στάθμης παροχής. Εικόνα 4 14 Εφαρμογή λογισμικού ΥΔΡΟΓΝΩΜΩΝΑ για υπολογισμό παροχής μέσω ζευγών στάθμης παροχής

45 Για κάθε περίοδο υπολογίστηκαν οι συντελεστές που εμπεριέχονται στην άνωθεν εξίσωση και πραγματοποιήθηκε η τελική καμπύλη στάθμης παροχής για το συγκεκριμένο σταθμό, Εικόνα Εικόνα 4 15 Μέσες μηνιαίες παροχές σταθμού Δέλτα για την περίοδο

46 5 Σχεδιασμός υδροσυστήματος Στα πλαίσια του ερευνητικού έργου η υδρολογική προσομοίωση της λεκάνης απορροής του διασυνοριακού ποταμού Νέστου πραγματοποιήθηκε με το χωρικά κατανεμημένο υδρολογικό μοντέλο MODSUR NEIGE. Από την άλλη μεριά, ο σχεδιασμός και προσομοίωση του συστήματος υδροηλεκτρικών έργων πραγματοποιήθηκε με το μοντέλο WEAP Υδρολογικό μοντέλο Περιγραφή λειτουργίας μοντέλου ΜΟDSUR NEIGE Το μοντέλο προσομοίωσης MODSUR, modelisation des transferts de surface, αποτελεί μέρος του γενικότερου μοντέλου MODCOU, modélisation couplée des transferts de surface et des transferts souterrains, το οποίο αναπτύχθηκε στην Ecole Nationale Supérieure des Mines de Paris για την προσομοίωση της χωρικής και χρονικής εξέλιξης του υδροφόρου ορίζοντα και της επιφανειακής απορροής σε επίπεδο λεκάνης απορροής ποταμού. Το συγκεκριμένο μοντέλο έχει εφαρμοστεί επανειλημμένα σε διαφορετικές χωρικές κλίμακες, δηλαδή τόσο σε λεκάνες που η έκταση τους κάλυπτε μερικά τετραγωνικά χιλιόμετρα όσο και σε περιπτώσεις που η έκταση ήταν εκατοντάδες χιλιάδες τετραγωνικά χιλιόμετρα. Το μοντέλο στηρίζει τη λειτουργία του σε ένα πυκνό κάνναβο ο οποίος είναι διαστασιολογημένος με τετραγωνικά κελιά μεταβλητού μεγέθους. Η προσάρτηση των χαρακτηριστικών του επιφανειακού τομέα, όπως η κατεύθυνση των ροών, το υψόμετρο, ο τύπος εδάφους και οι χρήσεις γης, γίνεται σε κάθε κελί. Η τοπολογία του καννάβου βασίζεται στον αποκαλούμενο κανόνα της τετραπλής γειτνίασης (4 neighboursrule ή 4 connectivity). Αυτό σημαίνει ότι κάθε κελί μπορεί να συνδεθεί με οποιοδήποτε γειτονικό κελί αρκεί να έχει τις ίδιες διαστάσεις με το αρχικό ή να είναι τέσσερις φορές μεγαλύτερο ή τέσσερις φορές μικρότερο. Το σύνολο των συνδεδεμένων κελιών αποτελεί το δίκτυο απορροής και μέσω αυτού του δικτύου το επιφανειακό νερό μεταφέρεται στο σημείο εκροής της λεκάνης. Στο μοντέλο MODSUR, Εικόνα 5 1, το υδατικό ισοζύγιο υπολογίζεται για κάθε κελί του καννάβου χρησιμοποιώντας ένα σύστημα τεσσάρων ταμιευτήρων μέσω του οποίου η βροχόπτωση διαχωρίζεται στην ποσότητα του νερού που αποθηκεύεται στο έδαφος, στην ποσότητα που διηθείται, στην επιφανειακή απορροή και στην εξάτμιση. Στο μοντέλο MODSUR NEIGE χρησιμοποιείται ένας επιπλέον ταμιευτήρας στον οποίο λαμβάνεται υπόψη το λιώσιμο του χιονιού. Όσον αφορά στην προσομοίωση των υπόγειων υδροφορέων, αυτή γίνεται από το μοντέλο MODCOU το οποίο επίσης στηρίζει τη λειτουργία του σε σύστημα ταμιευτήρων καθώς και την εξίσωση διάχυσης του μοντέλου NEWSAM. Παρόλα αυτά, το μοντέλο MODSUR μέσω του ταμιευτήρα διήθησης δύναται να υπολογίσει τη συμπεριφορά των υπόγειων υδροφορέων που βρίσκονται σε μικρό βάθος από την επιφάνεια Δεδομένα εισόδου και εξόδου μοντέλου Το μοντέλο MODSUR NEIGE χρησιμοποιεί ως δεδομένα εισόδου, ημερήσιες τιμές βροχόπτωσης, θερμοκρασίας και εξατμισοδιαπνοής και χωρικά δεδομένα χρήσεις την τοπογραφία χρήσεις λεκάνης και χρήσεις γης. Ο συνδυασμός των χωρικών δεδομένων δημιουργεί τις «συναρτήσεις παραγωγής».

47 Εικόνα 5 1 Σχηματική απεικόνιση της λειτουργίας του μοντέλου MODSUR Μετεωρολογικά δεδομένα Τα απαραίτητα δεδομένα εισόδου είναι ημερήσιες τιμές κατακριμνήσεων, θερμοκρασίας και εξατμισοδιαπνοής. Σύμφωνα με το μοντέλο, η βροχόπτωση μετατρέπεται σε χιόνι όταν εμφανίζονται αρνητικές θερμοκρασίες. Ημερήσια βροχόπτωση και θερμοκρασία: Έχοντας ως δεδομένο τη βροχόπτωση και τη θερμοκρασία σε συγκεκριμένο αριθμό μετεωρολογικών σταθμών, η χωρική κατανομή της βροχόπτωσης σε όλη την έκταση της λεκάνης πραγματοποιείται με χρήση πολυγώνων Thiessen. Για κάθε πολύγωνο Thiessen, το οποίο δηλώνει μια ομογενοποιημένη περιοχή, υπολογίζεται το ποσοστό μετατροπής της βροχόπτωσης σε χιόνι και ακολούθως το ποσοστό και ο ρυθμός τήξης του χιονιού. Στη συνέχεια, η προσάρτηση της βροχόπτωσης και θερμοκρασίας σε κάθε κελί του καννάβου πραγματοποιήθηκε με τη βοήθεια ειδικού λογισμικού ΓΣΠ (ArcGIS). Εξατμισοδιαπνοή: Οι τιμές της εξατμισοδιαπνοής συνήθως καθορίζονται με τη χρήση του τύπου του Turc. Η λεκάνη χωρίστηκε σε 4 ζώνες εξατμισοδιαπνοής και κάθε ζώνη χαρακτηρίζεται από την ίδια εξάτμιση. Η προσάρτηση της εξατμισοδιαπνοής σε κάθε κελί του καννάβου πραγματοποιήθηκε με τη βοήθεια ειδικού λογισμικού ΓΣΠ (ArcGIS). Χωρικά δεδομένα εισόδου Τοπογραφία της λεκάνης: Τα χαρακτηριστικά της τοπογραφίας όπως η κατεύθυνση των απορροών, το υδρογραφικό δίκτυο, τα υψόμετρα και οι κλίσεις, περικλείονται στον κάνναβο του μοντέλου. Η κατασκευή του καννάβου πραγματοποιήθηκε με την επεξεργασία δύο ΨΜΕ (digitalelevationmodels DEM), τουψμε EROS GTOPO30 DTM με ανάλυση 250 m (United GeologicalSurvey (USGS)) και το ΨΜΕ ShuttleRadarTopography Mission (SRTM) με ανάλυση 100 m. Η επεξεργασία των DEM έγινε με τη χρήση του προγράμματος HydroDem καθώς και με τη

48 χρήση του προγράμματος GeoHMS που αποτελεί επέκταση του προγράμματος ArcGIS. Τέλος, τα στοιχεία που ελήφθησαν από την επεξεργασία των μοντέλων εδάφους χρησιμοποιήθηκαν στο πρόγραμμα SIGMOD για την παραγωγή του καννάβου. Χρήσεις γης: Οι χρήσεις γης που προέκυψαν με χρήση του CorineLandCover, ομαδοποιήθηκαν σε 8 κατηγορίες και ενσωματώθηκαν στον κάνναβο του μοντέλου. Συναρτήσεις παραγωγής Στην περίπτωση της λεκάνης απορροής του Μέστα/Νέστου, η κατασκευή των «συναρτήσεων παραγωγής» βασίζεται στην διηθητική ικανότητα του εδάφους και των πετρωμάτων καθώς επίσης και στον βαθμό εξατμισοδιαπνοής λόγω χρήσεων γης. Τα δεδομένα που σχετίζονται με τη γεωλογία, την εδαφολογία, την κάλυψη γης και τη χρήση γης προσαρτήθηκαν στον κάνναβο με τη βοήθεια ειδικού λογισμικού γεωγραφικών συστημάτων πληροφοριών (ArcGIS). Δεδομένα εξόδου Όσον αφορά στα δεδομένα εξόδου του μοντέλου MODSUR NEIGE, το μοντέλο παράγει την επιφανειακή απορροή σε ημερήσιο βήμα σε προεπιλεγμένα σημεία του υδρογραφικού δικτύου. Τα αποτελέσματα αυτά στη συνέχεια μπορούν να επεξεργαστούν προκειμένου να παραχθούν μέσες μηνιαίες απορροές. Ειδικότερα, το μοντέλο βαθμονομήθηκε και επαληθεύτηκε για την περίοδο για το σύνολο της υδρολογικής λεκάνης. Στη συνέχεια το βαθμονομημένο μοντέλο έκανε χρήση των μετεωρολογικών δεδομένων των ελληνικών σταθμών και έγινε προσομοίωση των υπολεκανών στο ελληνικό τμήμα της λεκάνης, με έμφαση να δίδεται στις λεκάνες που απορρέουν στους ταμιευτήρες των φραγμάτων. Όσον αφορά στις εισερχόμενες ποσότητες ύδατος από τη Βουλγαρία, αυτές βασίστηκαν στις παροχές του σταθμού Δέλτα, ο οποίος βρίσκεται λίγα χιλιόμετρα κατάντη των συνόρων Εφαρμογή του μοντέλου MODSUR NEIGE στη λεκάνη του π. Νέστου Ο κάνναβος του μοντέλου MODSUR που δημιουργήθηκε για τις ανάγκες του έργου περιέχει 9212 στοιχεία (κελιά), με το μέγεθος των κελιών να κυμαίνεται από 250 m (τα μικρότερα κελιά) έως 2000 m (τα μεγαλύτερα κελιά),. Η διακριτοποίηση υψηλής ανάλυσης χρησιμοποιήθηκε για τον καθορισμό των υπολεκανών, του κύριου ρου του ποταμού καθώς και των σημαντικών παραποτάμων ρεμάτων. Αντίθετα, κελιά μικρότερης ανάλυσης (δηλαδή κελιά διαστάσεων 2000 m*2000 m) χρησιμοποιήθηκαν σε περιοχές όπου υπήρχαν κοινά τοπογραφικά χαρακτηριστικά όπως π.χ σε περιπτώσεις επίπεδων περιοχών ή περιοχών με ίδιο υψόμετρο και κλίση εδάφους. Ο κάνναβος δεν καλύπτει το σύνολο της λεκάνης, αφού δεν περιλαμβάνει το δέλτα του ποταμού και επομένως η συγκεκριμένη περιοχή δεν λαμβάνεται υπόψη κατά τη διαδικασία βαθμονόμησης του μοντέλου και προσομοίωσης της ροής. Οι λόγοι για αυτή την επιλογή εστιάζονται στο γεγονός ότι η εν λόγω περιοχή είναι επίπεδη με ελάχιστες κλίσεις, οπότε τα τοπογραφικά χαρακτηριστικά της δεν μπορούσαν να αποτυπωθούν με ακρίβεια από το ΨΜΕ ανάλυσης 100m. απώτερος σκοπός των προσομοιώσεων αποτελεί η διερεύνηση των υδάτινων όγκων που φτάνουν στην περιοχή των Τοξοτών, δηλαδή στο σημείο όπου βρίσκονται τα έργα κεφαλής και υδροληψίας του αρδευτικού δικτύου του δέλτα.

49 Εικόνα 5 2 Κάνναβος χωρικά κατανεμημένου υδρολογικού μοντέλου 5.2 Μοντέλο προσομοίωσης υδροηλεκτρικής λειτουργίας To WEAP ("Water Evaluation And Planning" system) είναι ένα φιλικό προς το χρήστη λογισμικό που προσφέρει ολοκληρωμένη προσέγγιση στο σχεδιασμό των υδατικών πόρων, το οποίο αναπτύχθηκε στο SEI Stockholm Environment Institute's U.S. Center ( international.org).οι προκλήσεις της διαχείρισης του γλυκού νερού αποτελούν ένα θέμα διαρκώς αυξανόμενου ενδιαφέροντος, και το συγκεκριμένο μοντέλο προσφέρει μια πληθώρα λύσεων στην διαχείριση των υδατικών πόρων. Παρόλα αυτά, στο παρόν έργο το συγκεκριμένο μοντέλο χρησιμοποιήθηκε για την προσομοίωση των φραγμάτων και για την διανομή του νερού για κάλυψη υδατικών αναγκών Προσομοίωση φραγμάτων στο WEAP21 Στο WEAP21 υπάρχει η δυνατότητα της αναπαράστασης των φραγμάτων και των ταμιευτήρων που αναπτύσσονται στα ανάντη τους. Συγκεκριμένα, μπορούν να εισαχθούν στο πρόγραμμα διάφορα φυσικά χαρακτηριστικά των ταμιευτήρων, όπως για παράδειγμα η συνολική χωρητικότητα του ταμιευτήρα και η καμπύλη στάθμης όγκου. Επίσης μπορούν να καθορισθούν και τα υδροηλεκτρικά χαρακτηριστικά των φραγμάτων, όπως ο βαθμός απόδοσης, η ονομαστική ισχύς των στροβίλων, καθώς κι η στάθμη της διώρυγας φυγής. Εκτός από αυτά, μπορούν να προσδιορισθούν και κάποια άλλα στοιχεία που αφορούν στα κόστη, στην ποιότητα νερού και στις προτεραιότητες μεταξύ των ταμιευτήρων και των διαφόρων κόμβων ζήτησης (Yatesetal., 2005).

50 Όσον αφορά στα λειτουργικά χαρακτηριστικά των ταμιευτήρων και των φραγμάτων, το WEAP21 έχει μία διαφορετική προσέγγιση στον τρόπο με τον οποίο χωρίζει τον ταμιευτήρα στις διάφορες ζώνες. Συγκεκριμένα, στο WEAP21 ο συνολικός όγκος του ταμιευτήρα υποδιαιρείται στις εξής τέσσερις ζώνες, Εικόνα 5 3. Εικόνα 5 3 Ζώνες για την προσομοίωση της λειτουργίας των ταμιευτήρων. Ιnactivezone. Πρόκειται για τον νεκρό όγκο του ταμιευτήρα, δηλαδή τον όγκο που προβλέπεται να γεμίσει με τα φερτά κατά τη διάρκεια ζωής του έργου. Bufferzone. Πρόκειται για τον ρυθμιστικό όγκο του ταμιευτήρα, ο οποίος χρησιμοποιείται κυρίως για την κάλυψη αναγκών σε περίπτωση ύπαρξης ελλειμμάτων. Conservationzone. Είναι ο όγκος κανονικής λειτουργίας του ταμιευτήρα, ο οποίος καθορίζει κάθε φορά την ποσότητα νερού που είναι διαθέσιμη για απελευθέρωση για την κάλυψη των διαφόρων αναγκών. Σημειώνεται ότι το άθροισμα του Bufferzone και του Conservationzone αποτελεί το συνολικό «ενεργό» όγκο του ταμιευτήρα. FloodControlzone. Πρόκειται για τον πλημμυρικό όγκο του ταμιευτήρα. Εκεί συγκρατείται προσωρινά το νερό που υπερβαίνει τη στάθμη του όγκου κανονικής λειτουργίας, και το οποίο απελευθερώνεται κάθε φορά στο τέλος του χρονικού βήματος Διανομή νερού στο WEAP Το πρόγραμμα χρησιμοποιεί την τεχνική του γραμμικού προγραμματισμού για να λύσει το πρόβλημα της κατανομής του νερού στους διαφόρους χρήστες, ενώ μπορούν να χρησιμοποιηθούν προτεραιότητες από το 1 99 για την ιεράρχηση των ζητήσεων. Η κατηγορία 1 συμβολίζει την μεγαλύτερη προτεραιότητα ενώ η 99 την μικρότερη. Οι περιορισμοί που τίθενται έχουν πολλαπλούς στόχους. Σε κάθε κόμβο πρέπει να ισχύει η βασική αρχή της διατήρησης της μάζας (και για το νερό και για τους ρύπους). Οι εισερχόμενες ποσότητες οφείλουν να είναι ίσες με τις εξερχόμενες και την αποθήκευση, αν υπάρχει (πχ. ταμιευτήρες, υπόγειοι υδροφορείς). Επίσης, απαγορεύεται οι διανεμόμενες ποσότητες σε κάθε κόμβο ζήτησης να υπερβούν την ίδια την τελική ζήτηση του κόμβου. Εξαίρεση αποτελούν οι κόμβοι απαίτησης (ελάχιστης) παροχής, όπου οι διανεμόμενες ποσότητες επιτρέπεται να είναι και μεγαλύτερες. Η διανομή των υδατικών πόρων

51 γίνεται κατά προτεραιότητα, δηλαδή πρώτα ικανοποιούνται οι ανάγκες των κόμβων με την υψηλότερη προτεραιότητα Σχηματοποίηση του υδροσυστήματος στο WEAP21 Υδρολογικά δεδομένα Τα υδρολογικά δεδομένα που χρησιμοποιήθηκαν σαν είσοδος στο μοντέλο WEAP21 προέκυψαν από το υδρολογικό μοντέλο MODSUR NEIGE που περιεγράφηκε σε προηγούμενες ενότητες. Πιο συγκεκριμένα χρησιμοποιήθηκαν τα αποτελέσματα απορροής ανάντη των λεκανών των φραγμάτων του Θησαυρού, της Πλατανόβρυσης. Επίσης, χρησιμοποιήθηκε η απορροή στη θέση Δέλτα (κοντά στα σύνορα με τη Βουλγαρία), η οποία προσεγγίζει τη συμβολή της Βουλγαρικής λεκάνης.σε αυτό το σημείο αξίζει να σημειωθεί πως η ανάπτυξη του μοντέλου έγινε με μηνιαίο βήμα υπολογισμού. Τεχνικά χαρακτηριστικά ταμιευτήρων Οι φυσικές παράμετροι και οι παράμετροι λειτουργίας που χρησιμοποιήθηκαν για τη ρύθμιση των υδροηλεκτρικών σταθμών (ΥΗΣ) βασίζονται στα δεδομένα του Πίνακας 3 1Πίνακας 3 4. Οι βασικές τεχνικές παραμέτρους είναι οι εξής: τα χαρακτηριστικά των ταμιευτήρων, η ανώτατη στάθμη λειτουργίας, η κατώτατη στάθμη λειτουργίας, η στάθμη διώρυγας φυγής, ο βαθμός απόδοσης της υδροηλεκτρικής εγκατάστασης και ο καθορισμός των διαφόρων περιορισμών στη διαχείριση του σταθμού. Επιπλέον χρησιμοποιήθηκαν οι καμπύλες στάθμης όγκου που αποκτήθηκαν από τη ΔΕΗ Α.Ε. για τους ταμιευτήρες του Θησαυρού και τις Πλατανόβρυσης, Εικόνα 5 4, Εικόνα 5 5 αντίστοιχα. Ο βαθμός απόδοσης υδροηλεκτρικής παραγωγής των ΥΗΣ Θησαυρού και Πλατανόβρυσης τέθηκε σύμφωνα με τα τεχνικά χαρακτηριστικά των έργων 75% και 88% αντίστοιχα, λόγω έλλειψης επαρκούς πληροφορίας. Εικόνα 5 4 Καμπύλη στάθμης όγκου του ταμιευτήρα του Θησαυρού

52 Εικόνα 5 5 Καμπύλη στάθμης όγκου του ταμιευτήρα της Πλατανόβρυσης Το φράγμα των Τοξοτών το οποίο βρίσκεται στην αρχή του δέλτα του ποταμού Νέστου, αποτελείται από ένα ανάχωμα υπερχείλισης και δυο κανάλια εκτροπής των υδάτων. Τέτοιου είδους φράγματος είναι γνωστά ως αναρρυθμιστικά και σκοπός τους είναι η ρύθμιση των νερών που προορίζονται για την κάλυψη των αρδευτικών αναγκών, καθώς και για τη διατήρηση της απορροής στο κύριο ρεύμα του ποταμού. Το φράγμα αυτό σχηματοποιήθηκε για τη διανομή του νερού στις διώρυγες προσαγωγής. Το σύνολο του υδροσυστήματος όπως αυτό σχηματοποιήθηκε στο μοντέλο WEAP παρουσιάζεται στην Εικόνα 5 6. Εικόνα 5 6 Το υδροσύστημα του ποταμού Νέστουμέσω του WEAP

53 6 Βαθμονόμηση και επαλήθευση μαθηματικών ομοιωμάτων Η βαθμονόμηση του μοντέλου MODSUR NEIGE έλαβε χώρα για την περίοδο βάση δεδομένων που υπήρχαν για το βουλγάρικο σταθμό Hadjidimovo, ο οποίος βρίσκεται περί τα 15 km ανάντη των συνόρων. Όσον αφορά την επαλήθευση του μοντέλου, έγινε χωροχρονική επαλήθευση. Ειδικότερα, η χρονική επαλήθευση της λειτουργικότητας του μοντέλου έγινε για την περίοδο βάση δεδομένων του σταθμού Hadjidimovo. Η χωρική επαλήθευση του μοντέλου έγινε για το σύνολο της περιόδου βάση δεδομένων για τη θέση Τέμενος, η οποία βρίσκεται 6 km κατάντη του ΥΗΣ Πλατανόβρυσης και περί τα 75 km κατάντη του Hadjidimovo. 6.1 Βαθμονόμηση υδρολογικού μοντέλου Οι αρχικές δοκιμές βαθμονόμησης του μοντέλου και προσομοίωσης της επιφανειακής απορροής βασίστηκαν σε γενικές παραδοχές όπως π.χ ότι όλη η λεκάνη μπορεί να περιγραφεί από μια και μοναδική «συνάρτηση παραγωγής ΣΠ» ( production function ). Όπως ήταν αναμενόμενο βάση της συγκεκριμένης βαθμονόμησης του μοντέλου, το μοντέλο δεν μπόρεσε να προσομοιώσει ικανοποιητικά την επιφανειακή απορροή, με αποτέλεσμα να μην υπάρχει ικανοποιητική συσχέτιση μεταξύ των διαθέσιμων μετρήσεων και της προσομοιωμένης απορροής, Εικόνα 6 1. Εικόνα 6 1 Αποτέλεσμα 1 η σύγκρισης μετρήσεων και προσομοίωσης της απορροής στα σύνορα των 2 χωρών Η 1 η αυτή προσομοίωση χρησιμοποιήθηκε για την εξαγωγή συμπερασμάτων τα οποία χρησιμοποιούνται τη βελτιστοποίηση της βαθμονόμησης του μοντέλου. Ειδικότερα: Υπάρχει υποεκτίμηση των παροχών κατά τους χειμερινούς μήνες και κατά τη διάρκεια των θερινών μηνών. Η εφαρμογή διαφορετικών «συναρτήσεων παραγωγής» ΣΠ ανάλογα με τις χρήσεις γης ανά κελί είναι απαραίτητη για την ρεαλιστική προσομοίωση των διεργασιών εξατμισοδιαπνοής και διήθησης όσο και για την ρεαλιστικότερη προσομοίωση της τήξης του χιονιού.

54 Παρατηρείται μικρή χρονική υστέρηση των μέγιστων και ελάχιστων παροχών της τάξης του ενός μήνα. Η εισαγωγή μιας μικρής χρονικής υστέρησης στο λιώσιμο των χιονιών αποτελεί θέμα προς διερεύνηση για τη βελτιστοποίηση της βαθμονόμησης. Σύμφωνα με τα αποτελέσματα της προσομοίωσης, παρατηρούνται περίοδοι, κυρίως κατά τη διάρκεια των θερινών μηνών, όπου ο ποταμός έχει μηδενική παροχή. Το γεγονός αυτό έρχεται σε αντίθεση με τις παρατηρήσεις. Η χρήση ενός αβαθούς υδροφορέα ο οποίος θα εκφορτίζει με μια χρονική υστέρηση στο υδρογραφικό δίκτυο και θα παρείχε μια βασική ροή (baseflow) θα μπορούσε πιθανώς να διατηρήσει την παροχή σε επίπεδα μεγαλύτερα του μηδενός κατά τη διάρκεια των θερινών μηνών. Το μοντέλο μπορεί και προσομοιώνει αποτελεσματικά τις χρονικές περιόδους όπου έχουμε υψηλές και χαμηλές παροχές σε συμφωνία με την πραγματική διακύμανση των παροχών. Τα αποτελέσματα των παραπάνω ρυθμίσεων παρουσιάζονται στην Εικόνα 6 2, όπου είναι εμφανής η βελτιστοποίηση της προσομοίωσης σε σχέση με την αρχική βαθμονόμηση. Εικόνα 6 2 Αποτελέσματα τελικής βαθμονόμησης υδρολογικού μοντέλου 6.2 Επαλήθευση βαθμονόμησης Η επαλήθευση της βαθμονόμησης έγινε για τη θέση Τέμενος και τα αποτελέσματα της σύγκρισης μεταξύ προσομοιωμένης και παρατηρημένης παροχής εμφανίζονται στην Εικόνα 6 3. Σύμφωνα με τα αποτελέσματα, η βαθμονόμηση του μοντέλου κρίνεται άκρως ικανοποιητική αφού πραγματοποιείται ρεαλιστική προσομοίωση της παροχής, τόσο ως προς τον χρονισμό των μεγίστων και ελαχίστων όσο και ως προς το μέγεθος των τιμών αυτών. Η αδυναμία του μοντέλου να προσομοιώσει τις μικρές θερινές παροχές πιθανώς οφείλεται στο γεγονός μιας μερικής εκτροπής υδάτων που λαμβάνει χώρα στο ανάντη τμήμα της Βουλγάρικης λεκάνης. Η εκτροπή αυτή των υδάτων γίνεται μέσω του "GrancharCanal" προς τον ταμιευτήρα του Belkemen και εκτιμάται στα 88*10 6 m 3 /έτος (Mihailov&Arsov, 1996). Λόγω έλλειψης περισσότερων πληροφοριών

55 σχετικά, η συγκεκριμένη εκτροπή δεν ελήφθη υπόψη από το μοντέλο, με αποτέλεσμα να υπάρχει μια υπερεκτίμηση της τάξης των 2.0 έως 6.0 m 3 /sec στα αποτελέσματα του μοντέλου κατά τη θερινή περίοδο. Εικόνα 6 3 Επαλήθευση της βαθμονόμησης του MODSUR NEIGE με σύγκριση παρατηρημένης και προσομοιωμένης απορροής στη θέση Τέμενος Η αδυναμία του μοντέλου να προσομοιώσει τις μικρές θερινές παροχές πιθανώς οφείλεται στο γεγονός μιας μερικής εκτροπής υδάτων που λαμβάνει χώρα στο ανάντη τμήμα της Βουλγάρικης λεκάνης. Η εκτροπή αυτή των υδάτων γίνεται μέσω του "GrancharCanal" προς τον ταμιευτήρα του Belkemen και εκτιμάται στα 88*10 6 m 3 /έτος (Mihailov&Arsov, 1996). Λόγω έλλειψης περισσότερων πληροφοριών σχετικά, η συγκεκριμένη εκτροπή δεν ελήφθη υπόψη από το μοντέλο, με αποτέλεσμα να υπάρχει μια υπερεκτίμηση της τάξης των 2.0 έως 6.0 m 3 /sec στα αποτελέσματα του μοντέλου κατά τη θερινή περίοδο. 6.3 Βαθμονόμηση WEAP 21 Η βαθμονόμηση του μοντέλου WEAP21 έγινε για την περίοδο και χρησιμοποιήθηκαν στοιχεία από τα διαθέσιμα ισοζύγια της ΔΕΗ για τα φράγματα του Θησαυρού και της Πλατανόβρυσης. Πιο συγκεκριμένα, χρησιμοποιήθηκαν δεδομένα που αφορούν τον διαθέσιμο όγκο των ταμιευτήρων στο τέλος κάθε μήνα. Η παράμετρος του μοντέλου WEAP21 «μέγιστη επιτρεπόμενη αποθήκευση» (Supply and Resources/River/Reservoirs/Top of Conservation), θέτει ενδεχόμενο περιορισμό στην αποθήκευση στο τέλος κάθε μήνα. Η παράμετρος αυτή αντιπροσωπεύει τον μέγιστο επιτρεπόμενο όγκο στο τέλος κάθε μήνα, βάσει διαχειριστικών επιλογών της ΔΕΗ για την περίοδο , και λαμβάνει τιμές μικρότερες ή ίσες του ωφέλιμου όγκου. Για την πραγματοποίηση της βαθμονόμησης, υιοθετούμε κατά παραδοχή την ύπαρξη τέτοιων διαχειριστικών επιλογών, με τιμές ίσες με τις αντίστοιχες ιστορικές τιμές αποθήκευσης των ταμιευτήρων. Για τη ρύθμιση των εκροών, εκτελείται προσομοίωση με τον περιορισμό μέγιστης αποθήκευσης όπως περιγράφηκε ανωτέρω, ούτως ώστε το τελικό αποτέλεσμα της αποθήκευσης να συμφωνεί με τις ιστορικές τιμές. Από τη διαδικασία αυτή προκύπτει η χρονοσειρά των ρυθμισμένων εκροών.

56 6.4 Επαλήθευση WEAP 21 Ως προς την επαλήθευση των αποτελεσμάτων πραγματοποιείται σύγκριση των μηνιαίων χρονοσειρών του παρατηρημένου όγκου των ταμιευτήρων με την χρονοσειρά διαθέσιμου όγκου που υπολογίζει το WEAP, καθώς και της ετήσιας παραγόμενης ενέργειας του μοντέλου με αντίστοιχα στοιχεία της ΔΕΗ. Ως προς το διαθέσιμο όγκο υδάτων των ταμιευτήρων, τα αποτελέσματα της διαδικασίας της επαλήθευσης παρουσιάζονται στην Εικόνα 6 4 και Εικόνα 6 5, όπου γίνεται σύγκριση του παρατηρημένου και προσομοιωμένου όγκου των ταμιευτήρων Θησαυρού και Πλατανόβρυσης, αντίστοιχα. Συμπερασματικά, το WEAP21 είναι ικανό να μιμηθεί τον τρόπο λειτουργίας των ταμιευτήρων που υιοθετεί η ΔΕΗ, αφού και στους δύο ταμιευτήρες τα αποτελέσματα της σύγκρισης δείχνουν σχεδόν πλήρη ταύτιση μεταξύ παρατηρημένου και προσομοιωμένου μεγέθους. Εικόνα 6 4 Σύγκριση παρατηρημένου και προσομοιωμένου όγκου ταμιευτήρα Θησαυρού. Εικόνα 6 5 Σύγκριση παρατηρημένου και προσομοιωμένου όγκου ταμιευτήρα Πλατανόβρυσης. Αξίζει να σημειωθεί ότι ο παρατηρημένος όγκος (ΔΕΗ) του ταμιευτήρα του Θησαυρού παρουσιάζει ετήσια περιοδικότητα και κυκλικότητα. Από την άλλη ο ταμιευτήρας της Πλατανόβρυσης παρουσιάζει έντονη διακύμανση κατά τη διάρκεια του έτους χωρίς όμως στοιχεία περιοδικότητας. Κάτι τέτοιο

57 πιθανόν οφείλεται στην αναρρυθμιστική λειτουργία του εν λόγω ταμιευτήρα λόγω της απουσίας του φράγματος του Τεμένους. Υπενθυμίζεται πως ο αρχικός σχεδιασμός των ΥΗΣ Θησαυρού και Πλατανόβρυσης στόχευε στην παραγωγή ενέργειας ως κύρια προτεραιότητα λειτουργίας. Ως προς την παραγόμενη ενέργεια, οι Εικόνα 6 6 και Εικόνα 6 7 παρουσιάζουν τη σύγκριση μεταξύ της προσομοιωμένης ετήσιας ενέργειας (WEAP21) και της παρατηρημένης ενέργειας (ΔΕΗ) των ΥΗΣ Θησαυρού και Πλατανόβρυσης αντίστοιχα. Η χρονική περίοδος των δυο συγκρίσεων είναι διαφορετική λόγω του γεγονότος ότι τα διαθέσιμα στοιχεία σχετικά με την παραγωγή ενέργειας κάλυπταν διαφορετικές χρονικές περιόδους. Ο βαθμός απόδοσης υδροηλεκτρικής παραγωγής των ΥΗΣ Θησαυρού και Πλατανόβρυσης αρχικά εκτιμήθηκε 75% και 88% αντίστοιχα, κάτι το οποίο επαληθεύεται από τις παρακάτω εικόνες Εικόνα 6 6 Σύγκριση ετήσιας παρατηρημένης και προσομοιωμένης ενέργειας ΥΗΣ Θησαυρού. Εικόνα 6 7 Σύγκριση ετήσιας παρατηρημένης και προσομοιωμένης ενέργειας ΥΗΣ Πλατανόβρυσης. Όπως φαίνεται στις παραπάνω εικόνες η παρατηρημένη ενέργεια ταυτίζεται αρκετά ικανοποιητικά με την προσομοιωμένη και για τους δύο ταμιευτήρες.

58 6.5 Αποτελέσματα προσομοίωσης Ο συνδυασμός του υδρολογικού μοντέλου της λεκάνης απορροής και του μοντέλου προσομοίωσης της υδροηλεκτρικής λειτουργίας των υδροηλεκτρικών έργων του ποταμού Νέστου είχε ως αποτέλεσμα την προσομοίωσης της παροχής του ποταμού στο σημείο εκβολής του ποταμού στο δέλτα, δηλαδή στη Γέφυρα των Τοξοτών, Εικόνα 6 8. Εικόνα 6 8 Προσομοιωμένες παροχές του ποταμού Νέστου στη θέση «Τοξότες» για την περίοδο Η μέση παροχή του ποταμού κατά τη συγκεκριμένη περίοδο υπολογίστηκε σε 36,98 m 3 /s με τη μέγιστη παροχή των 117,5 m 3 /s να εκτιμάται το Φεβρουάριο του 2010, ενώ η ελάχιστη παροχή των 5,2 m 3 /s τον Οκτώβριο του Η παροχή στο συγκεκριμένο σημείο υπολογίστηκε μεγαλύτερη των 6,0 m 3 /s (περιβαλλοντική παροχή όπως ορίζεται από τη νομοθεσία για τον π. Νέστο) σχεδόν για το σύνολο της περιόδου προσομοίωσης, εντός από 3 μήνες μεταξύ της περιόδου Απρίλιος 2007 Απρίλιος Στην άνωθεν εικόνα παρουσιάζεται μια συστηματική περιοδικότητα μεταξύ των μεγίστων και ελαχίστων, με τις μέγιστες παροχές να παρατηρούνται στην αρχή της αρδευτικής περιόδου, ενώ οι ελάχιστες στα μέσα φθινοπώρου.