ΠΡΟΣΟΜΟΙΩΣΗ ΣΤΕΡΕΟΜΕΤΑΦΟΡΑΣ ΣΕ ΛΕΚΑΝΗ ΑΠΟΡΡΟΗΣ ΚΑΤΑΝΤΗ ΦΡΑΓΜΑΤΟΣ

Transcript

1 ΓΕΩΡΓΙΟΣ Θ. ΠΑΣΧΑΛΙΔΗΣ ΠΡΟΣΟΜΟΙΩΣΗ ΣΤΕΡΕΟΜΕΤΑΦΟΡΑΣ ΣΕ ΛΕΚΑΝΗ ΑΠΟΡΡΟΗΣ ΚΑΤΑΝΤΗ ΦΡΑΓΜΑΤΟΣ ΔΙΔΑΚΤΟΡΙΚΗ ΔΙΑΤΡΙΒΗ Υποβλήθηκε στο Τμήμα Πολιτικών Μηχανικών, Τομέας Υδραυλικής και Τεχνικής Περιβάλλοντος Ημερομηνία Προφορικής Εξέτασης: 27 Απριλίου 2015 Εξεταστική Επιτροπή Καθηγητής Π. Αναγνωστόπουλος, Επιβλέπων Καθηγητής Κ. Κατσιφαράκης, Μέλος Τριμελούς Συμβουλευτικής Επιτροπής Αν. Καθηγητής Ν. Θεοδοσίου, Μέλος Τριμελούς Συμβουλευτικής Επιτροπής Ομ. Καθηγητής Σ. Γιαννόπουλος, Εξεταστής Καθηγητής Β. Χρυσάνθου, Εξεταστής Λέκτορας Ζ. Μάλλιος, Εξεταστής Λέκτορας Ευ. Κεραμάρης, Εξεταστής

2 Γεώργιος Θ. Πασχαλίδης Α.Π.Θ. Προσομοίωση στερεομεταφοράς σε λεκάνη απορροής κατάντη φράγματος ISBN «Η έγκριση της παρούσης Διδακτορικής Διατριβής από το Τμήμα Πολιτικών Μηχανικών του Αριστοτέλειου Πανεπιστημίου Θεσσαλονίκης δεν υποδηλώνει αποδοχή των γνωμών του συγγραφέως» (Ν.5343/1932, άρθρο 202, παρ.2)

3 Στους γονείς μου

4 ΕΥΧΑΡΙΣΤΙΕΣ Πρωτίστως, θα ήθελα να ευχαριστήσω θερμά τον επιβλέποντα της διδακτορικής διατριβής μου, καθηγητή κ. Πέτρο Αναγνωστόπουλο, για την αμέριστη συμπαράσταση, την τακτική παρακολούθηση, την επιστημονική καθοδήγηση σε ολόκληρη τη διάρκεια της εκπόνησης, χωρίς την βοήθεια και την συμπαράσταση του οποίου δεν θα ήταν δυνατόν να ολοκληρωθεί. Οι ευχαριστίες μου επεκτείνονται και στα άλλα δύο μέλη της τριμελούς συμβουλευτικής επιτροπής, καθηγητή κ. Κωνσταντίνο Κατσιφαράκη και αναπληρωτή καθηγητή κ. Νίκο Θεοδοσίου. Θα ήθελα να ευχαριστήσω ιδιαίτερα τον φίλο και συνάδελφο Ηλία Ιορδανίδη, Διδάκτορα Α.Π.Θ., ο οποίος μου προσέφερε ανιδιοτελώς την πολύτιμη βοήθειά του, καθώς και ένα σημαντικό κομμάτι των δεδομένων που είχε στη διάθεσή του και αφορούσαν την δική μου περιοχή μελέτης. Η εργασία αυτή δεν θα ήταν δυνατό να ολοκληρωθεί χωρίς τα απαραίτητα δεδομένα. Για το λόγο αυτό, ευχαριστώ τον καθηγητή του τμήματος Πολιτικών Μηχανικών του Δ.Π.Θ. κ. Βλάσιο Χρυσάνθου για την διάθεση δεδομένων και πληροφοριών για την λεκάνη απορροής του Νέστου. Θα ήθελα επίσης να εκφράσω τις ευχαριστίες μου στον Διδάκτορα Α.Π.Θ. κ. Χάρη Σκουληκάρη. Επίσης ευχαριστώ τους πρώην υπαλλήλους του τμήματος Γεωργίας της περιφέρειας Ανατολικής Μακεδονίας και Θράκης, Θανάση Χατζηβασιλείου και Γρηγόρη

5 Κουτρουμανίδη, για την διάθεση χρήσιμων δεδομένων για την εκπόνηση της διατριβής. Θα ήθελα να ευχαριστήσω θερμά και να αφιερώσω την παρούσα εργασία στους γονείς μου, οι οποίοι στήριξαν με κάθε τρόπο την επιθυμία μου για την εκπόνηση αυτής της διδακτορικής διατριβής. Κλείνοντας, θα θεωρούσα παράλειψη να μην αναφερθώ στον αείμνηστο καθηγητή του τμήματος Πολιτικών Μηχανικών του Α.Π.Θ. Βασίλειο Δερμίση, στον οποίο οφείλω το αρχικό ερέθισμα για την ενασχόληση με το συγκεκριμένο επιστημονικό αντικείμενο.

6 ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ Ευχαριστίες iv Ευρετήριο Σχημάτων.xii Ευρετήριο Πινάκων..xvii Περίληψη..xix Summary..xxi 1. Εισαγωγή Γενικά Τύποι διαβρώσεων εδάφους Περιοχές εμφάνισης διάβρωσης Προβλήματα που δημιουργούνται από τη διάβρωση Μέτρα προστασίας του εδάφους από τη διάβρωση Αντικείμενο και σκοπός της εργασίας Έρευνα με τη χρήση μοντέλων διάβρωσης στις Μεσογειακές Περιοχές Χαρακτηριστικά της λεκάνης απορροής του ποταμού Νέστου Γενικά Ιστορικά στοιχεία Γεωγραφικά στοιχεία Γεωλογικά στοιχεία.25

7 ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ Γενικά Λιθοστρωματογραφία Τεκτονική Δομή Γεωλογία της λεκάνης του ποταμού Νέστου Γεωμορφολογικά στοιχεία Γενικά Ειδικότερα γεωμορφολογικά στοιχειά του ελληνικού τμήματος της λεκάνης Εδάφη Χρήσεις γης Γενικά Χρήσεις γης του ελληνικού τμήματος της λεκάνης Ανθρωπογενείς δραστηριότητες Εκμετάλλευση εδάφους και υπεδάφους Επίδραση στους υπόγειους υδροφορείς Επιδράσεις στην χλωρίδα και πανίδα Επιδράσεις στα επιφανειακά νερά Οικονομικά στοιχεία Οικονομικές συνθήκες στο βουλγαρικό τμήμα Οικονομικές συνθήκες ελληνικό τμήμα Πληθυσμιακά στοιχεία Πληθυσμιακά στοιχεία στο βουλγαρικό τμήμα Πληθυσμιακά στοιχεία στο ελληνικό τμήμα..63

8 ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ 2.11 Δημογραφικά στοιχεία Γενικά Πρωτογενής τομέας Δευτερογενής τομέας Τριτογενής τομέας Υδρολογικά και κλιματικά στοιχεία Υδρολογικά στοιχεία Βουλγαρικού τμήματος Υδρολογικά στοιχεία Ελληνικού τμήματος Κλιματολογικές συνθήκες της υδρολογικής λεκάνης του Νέστου Βροχόπτωση Θερμοκρασία Επιφανειακά νερά Χαρακτηριστικά περιοχής εφαρμογής κατάντη του φράγματος της Πλατανόβρυσης Γενικά Μορφολογική ανάλυση περιοχής μελέτης Ανάγλυφο Κλίση ανάγλυφου Εδαφικά στοιχεία Χρήσεις γης Υδρογραφικό δίκτυο Κλιματικά στοιχεία 96

9 ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ 4. Υπολογιστικά Εργαλεία Εισαγωγή Γεωγραφικά Συστήματα Πληροφοριών Γενικά Συνδυασμός Agnps και Arcview Όρια λεκάνης με χρήση G.I.S Έδαφος Χρήσεις γης Πολύγωνα Thiessen Εκτίμηση βροχόπτωσης Γενικά Περιγραφή και διαθέσιμα δεδομένα Εκτίμηση κλιματικών παραμέτρων Γενικά Περιγραφή και διαθέσιμα δεδομένα Μετατροπή συντεταγμένων Το μοντέλο AGNPS Γενικά Εφαρμογές του AGNPS Παράμετροι προσομοίωσης Καμπύλες απορροής Kατηγορίες χρήσεων γης Χρήσεις γης μη καλλιεργειών...145

10 ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ Χρήσεις γης καλλιέργειες Δεδομένα διαχείρισης πεδίου Δεδομένα διαχείρισης χρονοδιαγραμμάτων Δεδομένα διαχείρισης ενεργειών Εδαφολογία Σημειακή πηγή Φράγμα Σύνθεση δεδομένων κλίματος Ρύθμιση και επαλήθευση του μοντέλου Γενικά Διαθέσιμα δεδομένα Υπολογισμός απορροής Υπολογισμός στερεοαπορροής Ρύθμιση του μοντέλου Αποτελέσματα ρύθμισης Επαλήθευση Αποτελέσματα επαλήθευσης Προσομοιώσεις απόκρισης της λεκάνης απορροής Γενικά Σενάρια προσομοίωσης για την λεκάνη του ποταμού Νέστου Γενικά Σενάριο 1: Προσομοίωση και αποτελέσματα.186

11 ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ Σενάριο 2: Προσομοίωση και αποτελέσματα Αξιολόγηση αποτελεσμάτων και συμπεράσματα Γενικά Αξιολόγηση της απόδοσης των μοντέλων Γενικά Αξιολόγηση του GlimClim Αξιολόγηση του ClimGen Αξιολόγηση του AGNPS Αξιολόγηση των αποτελεσμάτων και προτάσεις για συνέχιση της έρευνας..198 Βιβλιογραφία...202

12 ΕΥΡΕΤΗΡΙΟ ΣΧΗΜΑΤΩΝ Ευρετήριο Σχημάτων Σχήμα 1.1: Επιφανειακή διάβρωση 4 Σχήμα 1.2: Αυλακωτή διάβρωση 5 Σχήμα 1.3: Χαραδρωτική διάβρωση δενδρικού τύπου 6 Σχήμα 1.4: Έδαφος σε πρανές δρόμου.8 Σχήμα 1.5: Διάβρωση στις όχθες των ποταμών..9 Σχήμα 2.1: Γεωγραφική θέση ποταμού Νέστου.20 Σχήμα 2.2: Γεωγραφική απεικόνιση της λεκάνης απορροής Νέστου.23 Σχήμα 2.3: Η διακρατική λεκάνη του Νέστου.24 Σχήμα 2.4: Γεωτεκτονικό Σχήμα Ελληνίδων ζωνών Θέση της ζώνης της Ροδόπης 26 Σχήμα 2.5: Τομές αναπαράστασης της γεωδυναμικής εξέλιξης των ελληνίδων ζωνών 27 Σχήμα 2.6: Πλουτωνικές και ηφαιστειακές εμφανίσεις της μάζας Ρίλα Ροδόπης..30 Σχήμα 2.7: Τεκτονικό σκαρίφημα του ευρύτερου χώρου της μάζας της Ροδόπης 31 Σχήμα 2.8: Γεωλογικός χάρτης Βουλγαρικής λεκάνης..32 Σχήμα 2.9: Γεωλογικός χάρτης Ελληνικής λεκάνης...33 Σχήμα 2.10: Απλοποιημένος Γεωλογικός χάρτης του Ελληνικού τμήματος της υδρολογικής λεκάνης του Νέστου 35 Σχήμα 2.11: Χάρτης ανάγλυφου υδρολογικής λεκάνης Νέστου..36 Σχήμα 2.12: Φωτογραφία μαιάνδρων του ποταμού Νέστου 37

13 ΕΥΡΕΤΗΡΙΟ ΣΧΗΜΑΤΩΝ Σχήμα 2.13: Στάδιο εξέλιξης του ποταμού Νέστου 39 Σχήμα 2.14: Ταμιευτήρες Πλατανόβρυσης και Θησαυρού...40 Σχήμα 2.15: Κάλυψη γης λεκάνης Νέστου..41 Σχήμα 2.16: Χρήσεις γης λεκάνης Νέστου..44 Σχήμα 2.17: Ελληνικό τμήμα λεκάνης..45 Σχήμα 2.18: Αρδευτικό φράγμα Τοξοτών Ξάνθης.51 Σχήμα 2.19: Απεικόνιση των φραγμάτων και των κύριων χαρακτηριστικών τους..53 Σχήμα 2.20: Ταμιευτήρας Θησαυρού..54 Σχήμα 2.21: Ταμιευτήρας Πλατανόβρυσης.56 Σχήμα 2.22: Ανθρωπογενείς δραστηριότητες στη λεκάνη του Νέστου...58 Σχήμα 2.23: Ποσοστά ξένων επενδύσεων στην περιοχή του Μέστα το Σχήμα 2.24: Κατανομή πληθυσμού στην λεκάνη Μέστα..62 Σχήμα 2.25: Κατανομή πληθυσμού στην λεκάνη Νέστου 64 Σχήμα 2.26: Πληθυσμός της λεκάνης Νέστου 66 Σχήμα 2.27: Κατανομή πληθυσμού λεκάνης Νέστου 67 Σχήμα 2.28: Διάρθρωση ηλικιών στη λεκάνη του Νέστου 69 Σχήμα 2.29: Απασχόληση ανά Δημοτικό Διαμέρισμα...69 Σχήμα 2.30: Στοιχεία κτηνοτροφίας περιοχής μελέτης..71 Σχήμα 2.31: Ετήσια φυσική απορροή στα σύνορα και εισερχόμενη ποσότητα στην Ελλάδα 77 Σχήμα 2.32: Μέσες μηνιαίες περιοχές.78

14 ΕΥΡΕΤΗΡΙΟ ΣΧΗΜΑΤΩΝ Σχήμα 2.33: Μέσος όρος μηνιαίων παροχών.78 Σχήμα 2.34: Μέση ετήσια βροχόπτωση στο ελληνικό τμήμα της λεκάνης βάση στοιχείων από το 1980 έως το Σχήμα 2.35: Μέση ετήσια βροχόπτωση στο βουλγαρικό τμήμα της λεκάνης βάση στοιχείων από το 1979 έως το Σχήμα 3.1: Περιοχή μελέτης εφαρμογής 86 Σχήμα 3.2: Χάρτης ανάγλυφου περιοχής μελέτης.88 Σχήμα 3.3: Κλίσεις ανάγλυφου περιοχής μελέτης.90 Σχήμα 3.4: Εδαφικό υπόβαθρο περιοχής μελέτης 93 Σχήμα 3.5: Χρήσεις γης περιοχής μελέτης.94 Σχήμα 3.6: Χάρτης του υδρογραφικού δικτύου του ποταμού Νέστου κατάντη του φράγματος της Πλατανόβρυσης έως τους Τοξότες Ξάνθης..96 Σχήμα 3.7: Μετεωρολογικοί σταθμοί Πρασινάδας και Μεσοχωρίου...97 Σχήμα 4.1: Γεωγραφικά Συστήματα Πληροφοριών.102 Σχήμα 4.2: Γεωγραφικά επίπεδα πληροφοριών..103 Σχήμα 4.3: Στοιχεία των κελιών του καννάβου του AGNPS..105 Σχήμα 4.4: Ψηφιακό μοντέλο εδάφους της περιοχής μελέτης..106 Σχήμα 4.5: Όρια λεκάνης και υδρογραφικό δίκτυο..107 Σχήμα 4.6: Επιλογή τιμών για τις παραμέτρους CSA και MSCL..109 Σχήμα 4.7: Τελική διακριτοποίηση της λεκάνης απορροής 110 Σχήμα 4.8: Οι μετεωρολογικοί σταθμοί και το ανάγλυφο του εδάφους 112 Σχήμα 4.9: Εδαφολογική κατάταξη με τη χρήση του SPAW..114 Σχήμα 4.10: Εδαφικό υπόβαθρο λεκάνης Νέστου..116

15 ΕΥΡΕΤΗΡΙΟ ΣΧΗΜΑΤΩΝ Σχήμα 4.11: Υπέρθεση καννάβου και εδαφικού υποβάθρου.117 Σχήμα 4.12: Υπέρθεση καννάβου και χρήσεις γης..119 Σχήμα 4.13: Διακριτοποίηση σε πολύγωνα Τhiessen.122 Σχήμα 4.14: Μετεωρολογικοί σταθμοί περιοχής μελέτης Σχήμα 4.15: Στατιστική επεξεργασία της μέγιστης μηνιαίας βροχόπτωσης (Πρασινάδα)..127 Σχήμα 4.16: Στατιστική επεξεργασία της μέγιστης μηνιαίας Βροχόπτωσης (Μεσοχώρι) 127 Σχήμα 4.17: Τμήμα αρχείου UED..131 Σχήμα 4.18: Γραφική απεικόνιση αρχείου ClimGen 132 Σχήμα 4.19: Προσδιορισμός αξιοπιστίας δεδομένων εισόδου..133 Σχήμα 4.20: Μετατροπή συντεταγμένων με το COORD.GR.135 Σχήμα 4.21: Στοιχεία καμπύλης απορροής..144 Σχήμα 4.22: Χρήση καμπύλης απορροής από το AGNPS 144 Σχήμα 4.23: Περιγραφή παραμέτρων χρήσεων γης μη καλλιεργειών.146 Σχήμα 4.24: Παράμετροι καλλιέργειας για το σιτάρι 149 Σχήμα 4.25: Παράμετροι καλλιέργειας για το σιτάρι 150 Σχήμα 4.26: Γρηγοριανό έτος για την κυκλική επανάληψη (rotation) των ενεργειών 151 Σχήμα 4.27: Χρονοδιάγραμμα ενεργειών για τις καλλιέργειες Σχήμα 4.28: Εισαγωγή παραμέτρων ενεργειών για τις καλλιέργειες 155 Σχήμα 4.29: Παράμετροι περιγραφής εδάφους Σχήμα 4.30 Παροχή πηγής (m 3 /s)..157

16 ΕΥΡΕΤΗΡΙΟ ΣΧΗΜΑΤΩΝ Σχήμα 4.31: Πηγή Πλατανόβρυσης 158 Σχήμα 4.32: Πηγές κλιματικών δεδομένων Σχήμα 5.1: Σημείο μέτρησης παροχής Νέστου 161 Σχήμα 5.2: Σημείο μέτρησης στερεοφορτίου και απορροής..162 Σχήμα 5.3: Διάγραμμα ροής υπολογισμού της παραμέτρου C.165 Σχήμα 5.4: Διάγραμμα ροής υπολογισμού της παραμέτρου Κ.166 Σχήμα 5.5: Διάγραμμα ροής υπολογισμού της παραμέτρου P.167 Σχήμα 5.6: Σημείο μέτρησης παροχής ποταμού.170 Σχήμα 5.7: Μετεωρολογικοί σταθμοί εντός της περιοχής μελέτης 171 Σχήμα 5.8: Σημείο μέτρησης απορροής και στερεοφορτίου..172 Σχήμα 6.1. Χάρτης δυνητικού κινδύνου ερημοποίησης της Ελλάδας..178 Σχήμα 6.2: Περιοχή μελέτης εφαρμογής..182 Σχήμα 6.3: Κύριο υδρογραφικό δίκτυο περιοχής μελέτης..183 Σχήμα 6.4: Κατανομή χρήσεων γης Σχήμα 6.5: Επιλογή κελιών για το αρχείο αποτελεσμάτων του AGNPS..186

17 ΕΥΡΕΤΗΡΙΟ ΠΙΝΑΚΩΝ Ευρετήριο Πινάκων Πίνακας 2.1: Υπολεκάνες απορροής λεκάνης Νέστου..46 Πίνακας 2.2: Ποσοστιαία κατανομή των χρήσεων γης..46 Πίνακας 2.3: Ποσοστά καλλιεργούμενης έκτασης στο Δέλτα..47 Πίνακας 2.4: Λατομεία ανά νομό..48 Πίνακας 2.5: Ανθρωπογενείς επιδράσεις στα οικοσυστήματα της λεκάνης του Νέστου 49 Πίνακας 2.6: Χαρακτηριστικά Φραγμάτων.52 Πίνακας 2.7: Κατασκευαστικά χαρακτηριστικά των δυο φραγμάτων.57 Πίνακας 2.8: Αρδευτικά δίκτυα λεκάνης Νέστου 61 Πίνακας 2.9: Πληθυσμός ανά δήμο.63 Πίνακας 2.10: Δήμοι της λεκάνης Νέστου και έκταση τους.65 Πίνακας 2.11: Πληθυσμός ανά δήμο το 1991, 2001 και Πίνακας 2.12: Επίπεδο εκπαίδευσης των κατοίκων της λεκάνης απορροής του Νέστου.68 Πίνακας 2.13: Χαρακτηριστικά λιμνοθαλασσών 70 Πίνακας 2.14: Βασικές εαρινές καλλιέργειες του Δέλτα 72 Πίνακας 2.15: Μέσες ετήσιες φυσικές απορροές..75 Πίνακας 2.16: Υδρολογικό ισοζύγιο.76 Πίνακας 2.17: Μέσος όρος της μέσης, μέγιστης και ελάχιστης θερμοκρασίας σε δώδεκα σταθμούς στο ελληνικό τμήμα της λεκάνης..82 Πίνακας 2.18: Οι σημαντικότεροι παραπόταμοι του Νέστου με τη

18 ΕΥΡΕΤΗΡΙΟ ΠΙΝΑΚΩΝ λεκάνη απορροής τους.84 Πίνακας 2.19: Μέσες μηνιαίες παροχές Νέστου για την περίοδο σε m 3 /s 85 Πίνακας 2.20: Μέσος όρος παροχών για τα έτη Πίνακας 3.1: Υψόμετρα περιοχής μελέτης..87 Πίνακας 3.2: Ταξινόμηση κλίσεων 90 Πίνακας 3.3: Μέση σύσταση των διαφόρων τύπων εδαφών...92 Πίνακας 4.1: Μέση σύσταση των διαφόρων τύπων εδαφών.112 Πίνακας 4.2: Παράμετροι εδαφικού υποβάθρου..115 Πίνακας 4.3: Χρήσεις γης στην περιοχή μελέτης.120 Πίνακας 4.4: Μετεωρολογικοί σταθμοί..121 Πίνακας 4.5: Καμπύλες απορροής ανά χρήση γης.143 Πίνακας 4.6: Παράμετροι χρήσεων γης μη καλλιεργειών Πίνακας 4.7: Περιγραφή κωδικών επιπτώσεων Πίνακας 5.1: Κωδικοί για τις διάφορες χρήσεις γης.167 Πίνακας 5.2: Στατικές ιδιότητες για κάθε κατηγορία σωματιδίων..168 Πίνακας 5.3: Αποτελέσματα ρύθμισης του μοντέλου..173 Πίνακας 5.4: Αποτελέσματα επαλήθευσης του μοντέλου..174 Πίνακας 6.1: Χρήσεις γης περιοχής μελέτης 184 Πίνακας 6.2: Αποτελέσματα προσομοίωσης σεναρίου Πίνακας 6.3: Αποτελέσματα προσομοίωσης σεναρίου Πίνακας 7.1: Μέσο ετήσιο στερεοφορτίο Σενάριο Πίνακας 7.2: Μέσο ετήσιο στερεοφορτίο Σενάριο 2.200

19 ΠΕΡΙΛΗΨΗ Περίληψη Το αντικείμενο μελέτης της παρούσας διδακτορικής διατριβής είναι η διερεύνηση της στερεομεταφοράς στη λεκάνη απορροής του ποταμού Νέστου, στην περιοχή της Ανατολικής Μακεδονίας και Θράκης. Συγκεκριμένα, η περιοχή μελέτης περιλαμβάνει τη λεκάνη απορροής από το φράγμα της Πλατανόβρυσης, το οποίο βρίσκεται περίπου στη μέση του ρου του ποταμού εντός της ελληνικής επικράτειας, μέχρι τους Τοξότες του νομού Ξάνθης, πριν την εκβολή του ποταμού στο Θρακικό Πέλαγος. Η διερεύνηση αφορά την εκτίμηση του στερεοφορτίου στην έξοδο της περιοχής μελέτης εξαιτίας της απορροής. Χρησιμοποιήθηκαν αριθμητικά μοντέλα, εργαλεία GIS και διάφορα άλλα εργαλεία ώστε να καταστεί δυνατή η επεξεργασία των υπαρχόντων δεδομένων και η μοντελοποίηση της περιοχής μελέτης. Στο πρώτο κεφάλαιο γίνεται μια σύντομη αναφορά στους βασικούς τύπους διαβρώσεων εδάφους, στα προβλήματα που δημιουργούνται από τη διάβρωση, στις περιοχές εμφάνισης διάβρωσης και στα μέτρα προστασίας του εδάφους από τη διάβρωση. Στο δεύτερο κεφάλαιο γίνεται παρουσίαση των κυριότερων χαρακτηριστικών της ευρύτερης υδρολογικής λεκάνης απορροής του ποταμού Νέστου/Mesta. Στο τρίτο κεφάλαιο παρουσιάζονται αναλυτικά τα κυριότερα χαρακτηριστικά της περιοχής εφαρμογής κατάντη του φράγματος της Πλατανόβρυσης. Παρατίθενται χαρακτηριστικά όπως το ανάγλυφο, η μορφολογική ανάλυση της περιοχής μελέτης, κλιματικά και εδαφικά στοιχεία, οι χρήσεις γης κ.α.. Στο τέταρτο κεφάλαιο παρουσιάζεται αναλυτικά η μεθοδολογία που ακολουθήθηκε και η χρήση διάφορων επιμέρους μοντέλων προσομοίωσης που αποσκοπούσαν στην εκτίμηση διάφορων παραμέτρων που ήταν απαραίτητες για τις προσομοιώσεις της εργασίας. Στο πέμπτο κεφάλαιο αναφέρεται ο τρόπος με τον οποίο ρυθμίστηκε το κύριο μοντέλο που χρησιμοποιήθηκε (AGNPS) καθώς και ο

20 ΠΕΡΙΛΗΨΗ τρόπος με τον οποίο έγινε η επαλήθευση του. Το έκτο κεφάλαιο περιέχει αναλυτικά τα αποτελέσματα όλων των σεναρίων που εξετάστηκαν κατά την προσομοίωση της στερεομετεφοράς στη λεκάνη απορροής. Στο έβδομο κεφάλαιο γίνεται η σύγκριση των αποτελεσμάτων για να διαπιστωθούν οι παράγοντες που επηρεάζουν την στερεομεταφορά στη λεκάνη. Παράλληλα γίνεται μια ανακεφαλαίωση των κυριότερων συμπερασμάτων που προέκυψαν και διατυπώνονται προτάσεις για την περαιτέρω διερεύνηση του προβλήματος.

21 SUMMARY Summary The subject of the present thesis is the assessment of sediment transport in the basin of the Nestos river, lοcated in Macedonia and Thrace, Northern Greece. In particular, the study area is located between the hydroelectric dam of Platanovrisi, at the middle of the river s course inside the Greek territory and the region of Toxotes at the basin s outlet. This assessment refers to the estimation of sediment yield at the basin s outlet caused by the surface runoff. Numerical models and GIS tools amongst others were used in order to process existing data and model the area under study. The first chapter contains a description of the main types of soil erosion, the problems caused by erosion, areas with erosion problems and soil protection measures from erosion. The second chapter refers to the key characteristics of the whole catchment basin of the river Nestos/Mesta. The third chapter presents the main features of the application area, downstream of the dam Platanovrisi. The chapter refers to features such as terrain, the morphological analysis of the study area, climate and soil data, land uses, etc. The forth chapter contains an analytical description of the methods which have been used to prepare the model of the study area. Chapter 5 refers to the method of calibration and validation of the primary model (AGNPS) used in the present thesis. The sixth chapter contains an analysis of the results of all the scenarios which were examined during the simulation process. In the next and final chapter, the results of all scenarios are compared and processed in order to identify the major factors which influence the sediment transport in the basin. The last chapter also contains an overview of the conclusions and suggestions for future research.

22 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1: ΕΙΣΑΓΩΓΗ 1. Εισαγωγή 1.1 Γενικά Η διάβρωση των εδαφών αποτελεί ένα από τα σημαντικότερα περιβαλλοντικά ζητήματα, που προκαλεί αλυσιδωτά προβλήματα σε οικοσυστήματα και κοινωνίες ανθρώπων. Η διάβρωση (erosion) θα ξεκινήσει όταν η προσθήκη του νερού στο έδαφος είναι μεγαλύτερη από τη διηθητικότητα (infiltration) του εδάφους. Έτσι παραμένει νερό στην επιφάνεια, που θα κυλήσει χαμηλότερα στο ανάγλυφο, αν υπάρχει εδαφική κλίση, και θα αποθηκευτεί σε μικρές κοιλότητες που σχηματίζονται. Απορροή (run off) θα προκύψει όταν το νερό πλεονάζει τόσο πολύ ώστε ούτε να διηθηθεί προλαβαίνει, ούτε οι κοιλότητες έχουν αρκετή χωρητικότητα για να το αποθηκεύσουν. Η θεωρία περί επιφανειακής απορροής και διάβρωσης διατυπώθηκε από τον Horton το 1945 και αποτέλεσε τη βάση για την μετέπειτα έρευνα. Σύμφωνα με τη θεωρία αυτή, η απορροή δεν αρχίζει αμέσως μόλις οι πρώτες σταγόνες πέσουν στο έδαφος. Εάν το έδαφος είναι ακόρεστο, το νερό θα διεισδύσει σε αυτό με έναν ρυθμό που εξαρτάται από τη δομή του, την φυτοκάλυψη της περιοχής, τους βιολογικούς παράγοντες καθώς και την υγρασία του. Η διηθητική ικανότητα (f p ), η οποία ορίζεται ως ο μέγιστος ρυθμός με τον οποίο μπορεί ένα συγκεκριμένο έδαφος να διηθήσει επιφανειακό νερό, μεταβάλλεται σε μια βροχόπτωση. Αρχικά η τιμή της μπορεί να είναι αρκετά μεγάλη (f 0 ), με το χρόνο όμως αυτή μειώνεται σε μια σταθερή τιμή (f c ). Αυτή η ελάττωση αποδίδεται σε συμπύκνωση του εδάφους λόγω της βροχής, την απομάκρυνση του λεπτότερου υλικού, τη διόγκωση τον κολλοειδών συσσωματωμάτων καθώς και την καταστροφή της επιφανειακής δομής του εδάφους. Για τις μεγάλης διάρκειας βροχοπτώσεις και καταιγίδες, αυτή η σταθερή, ελάχιστη τιμή της διηθητικής ικανότητας είναι μεγάλης σημασίας. Εάν ο ρυθμός 1

23 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1: ΕΙΣΑΓΩΓΗ των ατμοσφαιρικών κατακρημνισμάτων υπερβεί την τιμή αυτή (f c ), τότε αρχίζει η συσσώρευση του νερού μέσα και εν συνεχεία πάνω από το έδαφος, με πιθανό επακόλουθο την απορροή (Horton, 1945). Εάν η βροχή συνεχισθεί για ένα διάστημα t R, τότε ισχύει: f p f f f ) e c ( 0 c k t R όπου k είναι μια σταθερά. Το νερό που κυλάει χαμηλότερα στο ανάγλυφο θα παρασύρει και εδαφικά τεμαχίδια, ώστε να ανοίξει χώρο για να περάσει. Αυτό θα οδηγήσει σε απώλεια επιφανειακού εδάφους που είναι και το πρώτο βήμα για τη διάβρωση του εδάφους. Όσο η ταχύτητα κίνησης του νερού είναι υψηλή, τα εδαφικά τεμαχίδια παραμένουν σε αιώρηση, ενώ όσο προχωρούμε χαμηλότερα στο ανάγλυφο και η ταχύτητα μικραίνει, αποτίθενται πρώτα τα μεγαλύτερα και ύστερα τα μικρότερα τεμαχίδια. Πρέπει εδώ να τονιστεί ότι η διάβρωση είναι μέρος μιας φυσικής διαδικασίας που οδηγεί στην ομαλοποίηση του ανάγλυφου, και «αντιμάχεται» τη δημιουργία ανάγλυφου λόγω των ορογενέσεων. Η γεωλογική ή φυσική διάβρωση, δηλαδή, είναι αναπόφευκτη και αποκαθιστά στη φύση την ισορροπία στην τοπογραφία του πλανήτη μας. Αυτό που προβληματίζει όμως είναι το γεγονός ότι ανθρωπογενείς επιδράσεις έχουν επιταχύνει το σκέλος της διάβρωσης και έχουν οδηγήσει σε περιβαλλοντική ανισορροπία. 2

24 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1: ΕΙΣΑΓΩΓΗ 1.2 Τύποι διαβρώσεων εδάφους Μία διάκριση που μπορεί να γίνει σχετικά με τα είδη των διεργασιών διάβρωσης είναι η αιολική και η υδατική. Παράλληλα υπάρχει και η διάβρωση που προκαλείται από τα ζώα και τις δραστηριότητες χρήσης γης, που μπορούν γενικά να περιγραφούν ως μορφές επιταχυνόμενης διάβρωσης. Η αιολική διάβρωση συσχετίζεται με την ταχύτητα του ανέμου. Η δύναμη του αέρα στο έδαφος αποσπά τεμαχίδια ενός συγκεκριμένου μεγέθους (χονδρόκκοκη ιλύς και άμμος). Όταν αυτά τα τεμαχίδια δεν συγκρατούνται ισχυρά με την παρουσία της οργανικής ουσίας, των ριζών ή της αργίλου, διαβρώνονται εύκολα. Όσον αφορά την υδατική διάβρωση, υπάρχουν αρκετές διακριτές διεργασίες διάβρωσης (Auerswald et al., 1988) οι οποίες περιγράφονται στη συνέχεια. Η διάβρωση διασποράς είναι η αποκόλληση και η απομάκρυνση με εκτόξευση μικρών εδαφικών τεμαχιδίων, που προκαλείται από την πτώση των σταγόνων της βροχής στο έδαφος. Η επιφανειακή διάβρωση ή διάβρωση κατά στρώσεις είναι η αφαίρεση ενός σχετικά ομοιόμορφου λεπτού στρώματος εδάφους από την επιφάνεια, εξαιτίας των βροχοπτώσεων και της επιφανειακής απορροής (Σχήμα 1.1). Προκαλεί μετακίνηση λεπτόκοκκων εδαφικών συστατικών από τον επιφανειακό ορίζοντα ή σε εντονότερη μορφή την απομάκρυνση ολόκληρου του ορίζοντα. Είναι το πρώτο στάδιο, όπου το νερό στο πέρασμά του δημιουργεί αβαθή ρυάκια. Αυτά με τον καιρό βαθαίνουν και διαμορφώνουν τα πρανή τους. 3

25 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1: ΕΙΣΑΓΩΓΗ Σχήμα 1.1: Επιφανειακή διάβρωση. Η αυλακωτή διάβρωση είναι μια διεργασία διάβρωσης σε επικλινείς περιοχές, στις οποίες σχηματίζονται πολυάριθμα, συνήθως μερικών εκατοστών, αυλάκια, κυρίως στα πρόσφατα καλλιεργημένα εδάφη (Σχήμα 1.2). Αρχίζει να δρα όταν μεταφερθούν όλα τα λεπτόκοκκα υλικά του επιφανειακού στρώματος του εδάφους, εφόσον βέβαια η κλίση και η ταχύτητα ροής ξεπερνούν κάποιες κρίσιμες τιμές (Cordova et al., 1997). Σε εδάφη με πηλώδη σύσταση οι κρίσιμες τιμές είναι 4 5 % κλίση και 3 cm/s ταχύτητα ροής. Κρίσιμος παράγοντας είναι η άροση κατά την κλίση του εδάφους οπότε τα αυλάκια της άροσης προκαλούν συγκέντρωση ροής με αποτέλεσμα να γίνεται επιλεκτική μεταφορά υλικών. 4

26 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1: ΕΙΣΑΓΩΓΗ Σχήμα 1.2: Αυλακωτή διάβρωση. Η χαραδρωτική διάβρωση είναι μια διεργασία διάβρωσης, κατά την οποία το νερό συγκεντρώνεται σε χαράδρες, απομακρύνοντας το έδαφος σε σημαντικό βάθος μέσα σε σύντομο χρονικό διάστημα. Το βάθος μιας τυπικής χαραδρωτικής διάβρωσης κυμαίνεται από 0.5 μέτρα έως 25 με 30 μέτρα (Σχήμα 1.3). Το φαινόμενο αυτό παρατηρείται σε συγκεκριμένες συνθήκες και τύπους πετρωμάτων και πολύ συχνά οδηγεί στην αποκοπή του εδάφους στην αρχή της διαμορφούμενης χαράδρας. Οι χαράδρες συχνά συγκεντρώνουν το νερό αποστράγγισης από τις γειτονικές περιοχές, 5

27 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1: ΕΙΣΑΓΩΓΗ γεγονός που τις καθιστά ιδιαίτερα ασταθείς. Εάν δεν ληφθεί κάποιο μέτρο για την προστασία του εδάφους τότε η αυλάκωση εξελίσσεται σε μέγεθος με το σκάψιμο των πρανών και του πυθμένα και δημιουργείται χαράδρα. Η διάβρωση με χαραδρώσεις είναι δυνατόν να δημιουργηθεί εξαρχής στο έδαφος και να μην αποτελεί εξελικτικό στάδιο της διάβρωσης με αυλακώσεις σε περιοχές που ο χειμώνας είναι πολύ βροχερός και το καλοκαίρι θερμό και ξηρό. Σχήμα 1.3: Χαραδρωτική διάβρωση δενδρικού τύπου. Η στρωματική διάβρωση οδηγεί στην ομοιόμορφη απομάκρυνση εδάφους μέχρι ενός σημαντικού βάθους (ίσως και 50 cm). Είναι η πιο προχωρημένη περίπτωση διάβρωσης, όπου το έδαφος έχει χάσει το μεγαλύτερο μέρος της παραγωγικότητάς του, και το εκεί οικοσύστημα έχει αρχίσει να δέχεται της επιδράσεις της ερημοποίησης. 6

28 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1: ΕΙΣΑΓΩΓΗ Για τη δημιουργία αυλακιών και χαραδρών πρέπει να ξεπεραστεί μια κρίσιμη τιμή, η οποία συσχετίζεται με την ενέργεια του νερού απορροής και την αντίσταση του εδάφους στη διάβρωση. Τα αυλάκια και οι χαράδρες εμφανίζονται συχνά σε χαρακτηριστικούς τύπους υλικών, όπως σε γεωργικά εδάφη που έχουν υποστεί συμπίεση του υπεδάφους και το επιφανειακό έδαφος έχει μικρή συνοχή (Kladogenis et al., 2007). Εμφανίζονται επίσης κατά μήκος των πρανών δρόμων και σε υποβαθμισμένες γαίες. Οι χαραδρώσεις που βρίσκονται κατά μήκος των ποταμών συχνά δημιουργούνται από τη ροή του νερού, που κατατρώγει τα πρανή ή και τον πυθμένα. 1.3 Περιοχές εμφάνισης διάβρωσης Η διάβρωση του εδάφους παρατηρείται πολύ συχνά στις ξηρότερες περιοχές της Μεσογείου και είναι εύκολο να παρατηρηθεί, επειδή για μεγάλες περιόδους του έτους η βλάστηση που αναπτύσσεται εκεί είναι περιορισμένη. Η διάβρωση που προκαλείται από τα ποτάμια ή στα πρανή των δρόμων (χαρακτηριστικό παράδειγμα αποτελεί η Εγνατία οδός) λόγω της εμφάνισης ψαθυρού εδαφικού υλικού, το οποίο είναι ευαίσθητο στη διάβρωση, με αποτέλεσμα να δημιουργούνται ταχύτατα με την επιφανειακή απορροή διάφοροι τύποι διάβρωσης (αυλακωτή χαραδρωτική, κ.λπ.) και τελικά σε μερικές περιπτώσεις σχηματίζονται υποβαθμισμένα εδάφη (Σχήμα 1.4). 7

29 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1: ΕΙΣΑΓΩΓΗ Σχήμα 1.4: Έδαφος σε πρανές δρόμου. Η διάβρωση εμφανίζεται σε αγρούς και οπωρώνες, όταν οι πρακτικές διαχείρισης γης δεν δημιουργούν κατάλληλες συνθήκες, ώστε οι βροχές να συγκρατηθούν στο σημείο που πέφτουν. Η διάβρωση των γεωργικών γαιών προκαλείται επίσης από τη μηχανική άροση, που οδηγεί σε σταδιακή μετατόπιση του εδάφους προς τα κατάντη των κλίσεων και το έδαφος γίνεται σταδιακά αβαθές. Στους ημιφυσικούς βοσκότοπους η διάβρωση εμφανίζεται όταν υπάρχει συγκέντρωση υπερβολικού αριθμού ζώων ή γίνεται υπερβόσκηση. Παράλληλα οι δασικές πυρκαγιές προκαλούν διάβρωση, ιδιαίτερα εάν οι πυρκαγιές επαναλαμβάνονται, ή όταν μετά την πυρκαγιά η βλάστηση υπόκειται σε βόσκηση. Στα αμμώδη εδάφη των επίπεδων περιοχών παρουσιάζεται το φαινόμενο της 8

30 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1: ΕΙΣΑΓΩΓΗ αιολικής διάβρωσης ενώ κατά μήκος των ποταμών, και στις όχθες των ρεμάτων διαβρώνεται το έδαφος με τις πλημμύρες. Περίπου το μισό από τα ιζήματα στους ποταμούς προέρχεται από τη διάβρωση στις όχθες των ποταμών (Σχήμα 1.5). Ο εφοδιασμός ενός ποταμού με περισσότερο ή λιγότερο ίζημα συνεπεία της διάβρωσης απορυθμίζει το σύστημα προκαλώντας είτε πλημμύρες στη κατάντη περιοχή είτε διάβρωση υποδομών και καλλιεργήσιμης γης. Σχήμα 1.5: Διάβρωση στις όχθες των ποταμών. Γενικότερα σε περιοχές ακάλυπτων εδαφών ή αποσαθρωμένων βράχων, γεωργικών περιοχών, πρανών δρόμων, αστικών και υποβαθμισμένων περιοχών ο ρυθμός διάβρωσης είναι συνήθως μεγάλος. Ο ρυθμός επιβαρύνεται, όταν οικονομικές πιέσεις ή κοινωνικές συγκρούσεις αναγκάζουν τους ανθρώπους να χρησιμοποιήσουν τις υποβαθμισμένες περιοχές για την παραγωγή τροφίμων. 9

31 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1: ΕΙΣΑΓΩΓΗ 1.4 Προβλήματα που δημιουργούνται από τη διάβρωση Οι πιο σοβαρές επιπτώσεις της διάβρωσης είναι στα κατώτερα αλλουβιακά πεδία (πεδινές περιοχές), όπου η απορροή μεταφέρει μεγάλες ποσότητες ιζημάτων μειώνοντας την ικανότητα μεταφοράς νερού των ποταμών. Έτσι αυξάνεται η εμφάνιση και το μέγεθος των πλημμυρών στα αλλουβιακά πεδία, αφήνοντας παράλληλα και μεγάλες περιοχές κατάντη υπό την απειλή του κινδύνου πλημμυρών. Η γονιμότητα του εδάφους επηρεάζεται από τη διάβρωση, καθώς μεταφορά και η απόθεση των εδαφικών υλικών μπορεί να οδηγήσει στην απώλεια του επιφανειακού στρώματος του εδάφους, το οποίο είναι και το πιο γόνιμο. Κατά τη διάρκεια της απόθεσης λεπτόκοκκα και χονδρόκοκκα υλικά ταξινομούνται και διαχωρίζονται σύμφωνα με την ταχύτητα ροής του νερού, με αποτέλεσμα η οργανική ουσία και η άργιλος να συγκεντρώνονται στις θέσεις όπου τα πλημμυρικά νερά ηρεμούν. Όμως αυτά τα υλικά του εδάφους περιέχουν θρεπτικά στοιχεία απαραίτητα για τα οικοσυστήματα. Η μείωση της παραγωγικότητας των οικοσυστημάτων οδηγεί σε προχωρημένο στάδιο στην ερημοποίηση. Η διάβρωση των χερσαίων οικοσυστημάτων ακολουθείται από την ιζηματογένεση των υδατικών. Λόγω των εδαφικών τεμαχιδίων που παραμένουν σε αιώρηση στο ποτάμι ή αποτίθενται σε λίμνες και θάλασσες, αυξάνει η θολότητα των επιφανειακών υδάτων (Lampropoulos and Tsoulos, 2009). Αυτό θα οδηγήσει σε αλλοίωση των πληθυσμιακών ισορροπιών και στη μείωση της αλιείας με όλες τις αρνητικές συνέπειες που αυτό συνεπάγεται. Ένα μεγάλο πρόβλημα που δημιουργείται με την διάβρωση του εδάφους είναι η περιβαλλοντική υποβάθμιση από ρυπαντές (αζωτούχες ενώσεις) που προσροφώνται στα φερτά υλικά. Οι αζωτούχες ενώσεις, παρόλο που είναι 10

32 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1: ΕΙΣΑΓΩΓΗ απαραίτητες στους ζωντανούς οργανισμούς, μπορούν να αποβούν επιβλαβείς σε μεγαλύτερες συγκεντρώσεις ή να προκαλέσουν ανεπιθύμητες μεταβολές στην ισορροπία των οικοσυστημάτων. Οι επιπτώσεις αυτές αφορούν τόσο του ζωντανούς οργανισμούς σε ένα οικοσύστημα όσο και τους ανθρώπους που έρχονται σε άμεση ή έμμεση επαφή με αυτό (Ιορδανίδης, 2010). Παράλληλα η μεγάλη αύξηση των θρεπτικών θα οδηγήσει σε ευτροφισμό, ο οποίος αλυσιδωτά επιφέρει σημαντικές αλλοιώσεις στα υδατικά οικοσυστήματα. Σημαντική είναι και η μεταβολή που προκαλεί η μεταφορά των ιζημάτων στις κοίτες των ποταμών και στις χρήσεις γης. Προσθετικά η τοπική διάβρωση βάθρων γεφυρών είναι ένα φαινόμενο που παρατηρείται αρκετά συχνά, με πολλά χαρακτηριστικά παραδείγματα και στην Ελλάδα (Πλάκα, Λάρισα, Αμφίκλεια κλπ.) 1.5 Μέτρα προστασίας του εδάφους από τη διάβρωση Το έδαφος και οι ιδιότητές του δεν μπορούν να απομονωθούν από το τοπίο στο οποίο αναπτύχθηκαν. Επομένως, η επιτυχία των προσεγγίσεων προστασίας του εδάφους πρέπει να συμπεριλάβει έννοιες που σχετίζονται τόσο με τον χώρο όσο και με τον χρόνο όπου και βρίσκονται τα αίτια διάβρωσης του εδάφους, τα οποία είναι φυσικά και πολιτιστικά. Αυτό απαιτεί πολιτικές που αντιμετωπίζουν την γη, το έδαφος, το νερό και τη χρήση τους από τους ανθρώπους ως μια οντότητα για την οποία η κοινωνία είναι ηθικά υπεύθυνη. Μερικά από τους τρόπους αντιμετώπισης του φαινομένου της διάβρωσης επισημαίνονται παρακάτω: 1. Ορθολογικός σχεδιασμός των «χρήσεων γης», ώστε να διατηρείται και να προστατεύεται η βλάστηση και κατά συνέπεια να μειώνεται η διάβρωση του εδάφους της περιοχής. 11

33 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1: ΕΙΣΑΓΩΓΗ 2. Ορθολογικός σχεδιασμός των καλλιεργειών, σε περιοχές που αποδίδονται σε γεωργική εκμετάλλευση. Προτίμηση σε δενδρώδεις καλλιέργειες εκεί όπου ο κίνδυνος διάβρωσης είναι μεγαλύτερος, αποφυγή γεωργικών πρακτικών που συντελούν στην απομείωση της οργανικής ύλης του εδάφους (εντατικές καλλιέργειες, υπερβολική χρήση φυτοπροστατευτικών σκευασμάτων και λιπασμάτων) και ενθάρρυνση πρακτικών που την εμπλουτίζουν (αμειψισπορά, αγρανάπαυση κλπ). 3. Χρήση καλλιεργητικών πρακτικών που συντελούν στη μείωση (σε μικροκλίμακα) των κλίσεων του ανάγλυφου: άροση κατά τις ισοϋψείς, δημιουργία αναβαθμών και «ταρατσών» κλπ. 4. Ορθολογικός σχεδιασμός διαχείρισης του δασικού πλούτου (απαγόρευση αποψιλωτικών υλοτομιών, ανεξέλεγκτης βόσκησης, μέτρα πρόληψης των εμπρησμών) για την αποφυγή της απογύμνωσης των εδαφών και κατά συνέπεια της ερημοποίησής τους. 5. Διαχείριση της βόσκησης με σκοπό τη διατήρηση των λιβαδιών στο διηνεκές και ως αποτέλεσμα την προστασία του εδάφους. 6. Τεχνικά έργα για τη συγκράτηση του εδάφους (τοίχοι αντιστήριξης, πεζούλες, ζωνάρια, κλαδοπλέγματα, κορμοδέματα, μικροφράγματα, κλπ). 7. Διευθέτηση χειμαρικών ρευμάτων για τον περιορισμό της απαγωγής των φερτών υλικών από τα ορεινά προς τα πεδινά και της εμφάνισης πλημμυρών. Τα έργα διευθέτησης, μεσομακροπρόθεσμα, λειτουργούν αντιδιαβρωτικά για το σύνολο της λεκάνης απορροής. 12

34 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1: ΕΙΣΑΓΩΓΗ 1.6 Αντικείμενο και σκοπός της εργασίας Οι πλημμύρες, η διάβρωση και η απόθεση φερτών υλών έχουν συχνά περιβαλλοντικές, οικονομικές και κοινωνικές επιπτώσεις στις ανθρώπινες δραστηριότητες που αναπτύσσονται εντός των λεκανών απορροής των ποταμών. Ειδικότερα, η εκτίμηση της στερεομεταφοράς σε διάφορες χωρικές και χρονικές κλίμακες είναι απαραίτητη για τον σχεδιασμό υδραυλικών έργων μεγάλης κλίμακας, όπως τα υδροηλεκτρικά φράγματα και τα αντιπλημμυρικά έργα. Στην παρούσα εργασία, χρησιμοποιήθηκε το μοντέλο AGNΡS (Agricultural Non Point Source Pollution Model) για την πρόβλεψη της απορροής και της στερεομεταφοράς σε ένα τμήμα της, κατά κύριο λόγο δασικής, λεκάνης απορροής του ποταμού Νέστου, στην περιοχή της Ανατολικής Μακεδονίας και Θράκης. Συγκεκριμένα, η περιοχή μελέτης περιλαμβάνει τη λεκάνη απορροής από το φράγμα της Πλατανόβρυσης, το οποίο βρίσκεται περίπου στη μέση του ρου του ποταμού εντός της ελληνικής επικράτειας, μέχρι τους Τοξότες, πριν την εκβολή του ποταμού στο Θρακικό Πέλαγος. Το AGNPS είναι ένα κατανεμημένο μοντέλο ημερήσιου βήματος, το οποίο επιτρέπει την προσομοίωση των διαφόρων διεργασιών που επηρεάζουν την μεταφορά ιζημάτων, επιτρέποντας τη δημιουργία ενός λεπτομερούς μοντέλου της περιοχής μελέτης. Για την σωστή μοντελοποίηση είναι απαραίτητα εκτενή δεδομένα βροχόπτωσης και κλιματικά δεδομένα, όπως ταχύτητα ανέμου, σχετική υγρασία, θερμοκρασία αέρα και ηλιακή ακτινοβολία. Το μοντέλο ρυθμίστηκε και παρήγαγε αποτελέσματα, τόσο για την στερεομεταφορά, όσο και για την απορροή της περιοχής μελέτης, για την δεκαετία , όπως επίσης και για το χρονικό διάστημα Τα αποτελέσματα της ρύθμισης και της επαλήθευσης του μοντέλου συγκρίθηκαν με μετρήσεις στην ευρύτερη περιοχή και βρίσκονται εντός των αποδεκτών ορίων. 13

35 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1: ΕΙΣΑΓΩΓΗ Οι εκτιμήσεις του μοντέλου έδειξαν πως η στερεοαπορροή στη λεκάνη εξαρτάται κυρίως από τη ριζική μάζα της βλάστησης, τη διαβρωσιμότητα του εδάφους, το μέσο ύψος των δένδρων, το ποσοστό του ακάλυπτου εδάφους και το ποσοστό δενδροκάλυψης. Συμπερασματικά, το AGNPS μπορεί να θεωρηθεί ως ένα χρήσιμο εργαλείο τόσο για τον μακροπρόθεσμο σχεδιασμό και την επιλογή της βέλτιστης πρακτικής, όσο και για βραχυπρόθεσμες προσομοιώσεις συμβάντων υπό συγκεκριμένες συνθήκες. 1.7 Έρευνα με τη χρήση μοντέλων διάβρωσης στις Μεσογειακές περιοχές Η διάβρωση του εδάφους θεωρείται μια από τις μεγαλύτερες απειλές για τα ευρωπαϊκά εδάφη, ιδιαίτερα στις μεσογειακές περιοχές. Τα μοντέλα διάβρωσης του εδάφους διαδραματίζουν σημαντικό ρόλο, τόσο στην προστασία του εδάφους, όσο και στην προώθηση της επιστημονικής κατανόησης των διαδικασιών διάβρωσης του εδάφους (European Commission 2008). Τα μοντέλα διάβρωσης του εδάφους διαδραματίζουν σημαντικό ρόλο τόσο στην προστασία του εδάφους όσο και στην προώθηση της επιστημονικής κατανόησης των διαδικασιών διάβρωσης του εδάφους. Χρησιμοποιούνται για να βοηθήσουν τους διαχειριστές της γης να επιλέξουν τις πρακτικές για τη μείωση των ποσοστών της διάβρωσης. Μια ευρεία ποικιλία των μοντέλων είναι διαθέσιμη για την αξιολόγηση του κινδύνου διάβρωσης του εδάφους. Προκειμένου να προβλεφθεί και να αποτραπεί επίσης η εδαφολογική διάβρωση, είναι απαραίτητο να αξιολογηθεί η δυνατότητα και ο πραγματικός κίνδυνος της εδαφολογικής διάβρωσης. Για την αξιολόγηση του κινδύνου εδαφολογικής διάβρωσης, υιοθετήθηκαν διάφορες μέθοδοι. Οι πιο 14

36 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1: ΕΙΣΑΓΩΓΗ πρόσφατες μέθοδοι χρησιμοποιούν τις γεωδαιτικές βάσεις δεδομένων που αναπτύσσονται χρησιμοποιώντας την τεχνολογία GIS. Τα μοντέλα διάβρωσης μπορούν να ταξινομηθούν με διάφορους τρόπους. Μπορεί να γίνει μια υποδιαίρεση με βάση το χρονικό διάστημα για το οποίο ένα μοντέλο μπορεί να χρησιμοποιηθεί: μερικά μοντέλα είναι σχεδιασμένα για την πρόβλεψη μακροπρόθεσμων ετήσιων εδαφολογικών απωλειών, όταν άλλα προβλέπουν μεμονωμένες απώλειες από την καταιγίδα (με βάση το γεγονός), (Grimm et al., 2002). Εναλλακτικά μια διάκριση μπορεί να γίνει ανάμεσα στα ομαδοποιημένα μοντέλα που προβλέπουν διάβρωση σε ένα μόνο σημείο και στα χωρικά κατανεμημένα μοντέλα. Μια άλλη χρήσιμη διαίρεση είναι αυτή μεταξύ εμπειρικών και φυσικών μοντέλων. Η επιλογή ενός συγκεκριμένου μοντέλου εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από τον σκοπό για τον οποίο προορίζεται, τα διαθέσιμα στοιχεία, τον χρόνο και το χρήμα (Grimm et al., 2002). Όλες αυτές οι μέθοδοι απαιτούν κατάλληλη επικύρωση (validation) και βαθμονόμηση (calibration) για κάθε κατηγορία. Μερικά από τα μοντέλα αξιολογούν κάποιους ήδη υποβαθμισμένους εδαφικούς πόρους, ενώ άλλα αξιολογούν τον κίνδυνο μελλοντικής διάβρωσης κάτω από διαφορετικά σενάρια (Boardman and Poesen 2007). Ένας μεγάλος αριθμός εμπειρικών μοντέλων έχει αναπτυχθεί παγκοσμίως. Το πιο διαδεδομένο εμπειρικό μοντέλο στον κόσμο είναι η μέθοδος Universal Soil Loss Equation USLE (Παγκόσμια Εξίσωση Εδαφικής Απώλειας) (Wischmeier and Smith, 1965) και οι παραλλαγές της: Revised Universal Soil Loss Equation RUSLE (Renard et al., 1997), Modified Universal Soil Loss Equation MUSLE. Το Ευρωπαϊκό μοντέλο εδαφικής απώλειας EUROSEM (Morgan et al., 1998) η 15

37 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1: ΕΙΣΑΓΩΓΗ μέθοδος Gavrilovic (Gavrilovic, 1988), η Kronfellner Kraus ή του μέγιστου δυνατού στερεοφορτίου (Kronfellner and Kraus, 1985). Τα πιο διαδεδομένα μοντέλα φυσικής βάσης είναι τα εξής: CREAMS (Knisel, 1981), ANSWERS (Beasley et al., 1980) και WEPP (Lane and Nearing 1989, Nearing et al. 1989, Flanagan and Nearing 1995). Η Παγκόσμια Εξίσωση Εδαφικής Απώλειας προβλέπει το μέσο ετήσιο ποσοστό της διάβρωσης σε περιοχές με μέτρια κλίση χρησιμοποιώντας τη βροχόπτωση, τον εδαφολογικό τύπο, την τοπογραφία, τις χρήσεις γης και τις πρακτικές διαχείρισης. Η USLE προβλέπει μόνο το ποσό απώλειας εδάφους που προκύπτει από την αυλακωτή διάβρωση για μια συγκεκριμένη κλίση και δεν λαμβάνει υπόψη πρόσθετες απώλειες εδάφους που μπορεί να προκύπτουν από χαραδρωτική, αιολική και καλλιεργητική διάβρωση. όπου: A R K LS C P A: εδαφική απώλεια σε t/ha ανά έτος. R: συντελεστής διαβρωτικότητας βροχής (Rainfall erosivity factor). Κ: συντελεστής διαβρωσιμότητας εδάφους (Soil erodibility factor). LS: συντελεστής ανάγλυφου ή τοπογραφικός συντελεστής (Topographic factor), που αποτελείται από το γινόμενο του μήκους κλιτύος L (slope length factor) και του συντελεστή κλίσης κλιτύος S (slope gradient factor). C: συντελεστής φυτοκάλυψης (Vegetation cover factor). P : συντελεστής ελέγχου διάβρωσης (Support practice factor). 16

38 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1: ΕΙΣΑΓΩΓΗ Οι τιμές του συντελεστή R της εξίσωσης USLE προέκυψαν από τη μελέτη του Φλαμπούρη στον ελλαδικό χώρο (Φλαμπούρης, 2008). Η μέθοδος Gavrilovic είναι ένα παραμετρικό κατανεμημένο μοντέλο και έχει χρησιμοποιηθεί ευρέως για την ετήσια πρόβλεψη των ποσοστών εδαφολογικής διάβρωσης και της παραγωγής ιζημάτων σε μεγάλη κλίμακα (Globevnik et al., 2003). Η μέθοδος Gavrilovic αναπτύχθηκε για την προστασία από τη διάβρωση, κυρίως στη δασική διαχείριση και τον έλεγχο των ρευμάτων και εφαρμόστηκε, μεταξύ άλλων, και σε λεκάνες απορροής στις Ιταλικές και Σουηδικές Άλπεις (Bazzoffi, 1985, Pozzi et al. 1991, Fanetti and Vezzoli 2007). Η μέθοδος Kronfellner Kraus (Kronfellner and Kraus 1985), προσδιορίζει το μέγιστο δυνατό φορτίο φερτών υλών και ιδίως των μικρών χειμαρρικών ρευμάτων των ορεινών και πολύ ορεινών περιοχών, το οποίο μπορεί να αποτεθεί στον κώνο πρόσχωσης τους λόγω έντονης στερεομεταφοράς μετά από έκτακτο πλημμυρικό γεγονός. Αυτό αποτελείται κυρίως από αδρομερή υλικά, ο όγκος των οποίων προσεγγίζει σχεδόν το συνολικό φορτίο φερτών υλικών, που παράγεται στην ορεινή λεκάνη λόγω της μέγιστης δυνατής υποβάθμισης κατά τη διάρκεια του συγκεκριμένου έκτακτου γεγονότος (Kronfellner and Kraus 1985). Το Ευρωπαϊκό μοντέλο εδαφικής απώλειας (EUROSEM) (Morgan et al., 1998) είναι ένα δυναμικό κατανεμημένο μοντέλο, ικανό να προσομοιώσει τη μεταφορά, τη διάβρωση και την απόθεση ιζημάτων πάνω στην επιφάνεια του εδάφους από μεμονωμένες καταιγίδες σε μικρές συλλεκτήριες λεκάνες. Τα αποτελέσματα του μοντέλου περιλαμβάνουν τη συνολική απώλεια εδάφους, τη συνολική απορροή, το υδρογράφημα της καταιγίδας και το γράφημα των ιζημάτων της καταιγίδας. Το EUROSEM προσομοιώνει την ποτάμια και αυλακωτή ροή, τις επιδράσεις της φυτοκάλυψης στην παρεμπόδιση της ενέργειας της βροχόπτωσης, τα θραύσματα των πετρωμάτων (λιθώδη) που επιδρούν στη διήθηση, την 17

39 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1: ΕΙΣΑΓΩΓΗ ταχύτητα ροής και τη διάβρωση από τους παφλασμούς και τις αλλαγές στη μορφή και το μέγεθος των αυλακοειδών καναλιών, σαν αποτέλεσμα της διάβρωσης και της απόθεσης (Morgan et al. 1994). Το μοντέλο Water Erosion Prediction Project WEPP (πρόγραμμα πρόβλεψης διάβρωσης νερού) (Lane and Nearing 1989, Nearing et al. 1989, Flanagan and Nearing 1995, Auerwald and Schwertmann 1988) προσομοιώνει πολλές από τις φυσικές διεργασίες σχετικές με τη διάβρωση του εδάφους, συμπεριλαμβανομένης της διήθησης, της απορροής, της βροχόπτωσης και της απόσπασης της ροής, της μεταφοράς ιζημάτων, της απόθεσης, της ανάπτυξης των φυτών και της αποσύνθεσης των υπολειμμάτων. Μπορεί να χρησιμοποιηθεί για κοινές εφαρμογές σε πλαγιές λόφων και για μικρές λεκάνες. Η νέα έκδοση βασίζεται στα γεωγραφικά συστήματα πληροφοριών. Το μοντέλο CREAMS (Chemicals, Runoff and Erosion from Agricultural Management Systems) (Knisel, 1981) είναι ένα μοντέλο για την πρόβλεψη της διάβρωσης και χημικής μεταφοράς από τα γεωγραφικά συστήματα διαχείρισης. Το CREAMS μπορεί να λειτουργήσει σε μεμονωμένες πλημμύρες αλλά επίσης μπορεί να προβλέψει μακράς διάρκειας μέσους όρους (2 50 έτη). Το μοντέλο αυτό εκτιμάει την απορροή, τη διήθηση, τη διάβρωση και τα διαλυμένα και προσροφημένα θρεπτικά στοιχεία των φυτών και φυτοφάρμακα. Στην Ελλάδα, δεν μπορούν να έχουν ικανοποιητική εφαρμογή το WEPP και το CREAMS λόγω έλλειψης ικανοποιητικών δεδομένων. Το πρόγραμμα CORINE είναι ένα παράδειγμα μιας πιο εξειδικευμένης προσέγγισης που καθιερώθηκε το Οι χάρτες κινδύνου διάβρωσης εδάφους CORINE είναι το αποτέλεσμα μιας συνολικής ανάλυσης από ένα σύστημα γεωγραφικών πληροφοριών, που επιτρέπει την αξιολόγηση της κατηγορίας κινδύνου διάβρωσης του εδάφους. Η κύρια πηγή των χρησιμοποιούμενων 18

40 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1: ΕΙΣΑΓΩΓΗ πληροφοριών είναι ο χάρτης εδάφους των Ευρωπαϊκών Κοινοτήτων. Ο πιθανός κίνδυνος εδαφολογικής διάβρωσης ορίστηκε ως ο εγγενής κίνδυνος της διάβρωσης, ανεξάρτητα από την τρέχουσα χρήση γης ή την εδαφοκάλυψη. Η μεθοδολογία CORINE βασίζεται τουλάχιστον σε γενικές γραμμές στην παγκόσμια εξίσωση απώλειας εδάφους (USLE) που αναφέρθηκε προηγουμένως. Η μέθοδος μπορεί να εφαρμοστεί χρησιμοποιώντας περιβάλλον GIS στις περιοχές της Μεσογείου που έχουν τον υψηλότερο κίνδυνο διάβρωσης. Η επιλογή του σωστού μοντέλου σχετίζεται με τις επιθυμητές πληροφορίες και τα διαθέσιμα δεδομένα. Η πολυπλοκότητα και η αβεβαιότητα είναι τα βασικά ζητήματα σε σχέση με την ανάπτυξη, την κατανόηση, και τη χρήση των μοντέλων της διάβρωσης για σκοπούς προστασίας (Nearing et al. 1999, Nearing 2000). Με κατάλληλη χρήση τα μοντέλα μπορεί να είναι αποτελεσματικά εργαλεία για την προστασία από την διάβρωση. 19

41 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2: ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ ΤΗΣ ΛΕΚΑΝΗΣ ΑΠΟΡΡΟΗΣ ΤΟΥ ΠΟΤΑΜΟΥ ΝΕΣΤΟΥ 2. Χαρακτηριστικά της λεκάνης απορροής του ποταμού Νέστου 2.1 Γενικά Ο Νέστος είναι ένα ποτάμι συνεχούς παροχής που ανήκει διοικητικά στην Περιφέρεια Ανατολικής Μακεδονίας και Θράκης (Υδατικό διαμέρισμα 12) με βάση το Ν. 3199/2003 και είναι ένα από τα τέσσερα διακρατικά ποτάμια της Βόρειας Ελλάδας. Πιο συγκεκριμένα η Ελλάδα είναι ο κατάντη χρήστης του ποταμού με την Βουλγαρία να αποτελεί τον ανάντη χρήστη. Σχήμα 2.1: Γεωγραφική θέση ποταμού Νέστου. Μεταξύ Ελλάδας και Βουλγαρίας, ισχύει η συμφωνία που υπογράφηκε το 1995 και κυρώθηκε με το Ν. 2402/96 (ΦΕΚ Α 98), σχετικά με την κατανομή των υδάτων του ποταμού. Η ποσότητα που θα πρέπει να διατίθεται στην Ελλάδα καθορίζεται σε ποσοστιαία βάση επί των υδάτων του Νέστου στο βουλγαρικό 20

42 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2: ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ ΤΗΣ ΛΕΚΑΝΗΣ ΑΠΟΡΡΟΗΣ ΤΟΥ ΠΟΤΑΜΟΥ ΝΕΣΤΟΥ έδαφος, με βάση το σύνολο της μέσης φυσικής απορροής πολλών ετών ( ) και αναλογεί σε 435 hm 3 /έτος. Η ισχύς της συμφωνίας είναι για 35 χρόνια (ΥΠΑΝ, 2003, Mylopoulos et al., 2004). Η λεκάνη του Νέστου ανήκει διοικητικά σε τρεις Νομούς (Δράμα, Καβάλα, Ξάνθη), γεγονός που αυξάνει τον αριθμό των εμπλεκόμενων φορέων στη διαχείριση του νερού και έτσι δυσχεραίνει, από άποψη συλλογής δεδομένων, τη διαδικασία ανάπτυξης ολοκληρωμένων διαχειριστικών σχεδίων. Οι κλιματικές και μορφολογικές συνθήκες στη λεκάνη του ποταμού συνέβαλαν στην ανάπτυξη σημαντικών βιοτόπων στην περιοχή που προστατεύονται από εθνικές και διεθνείς νομοθεσίες. Το Δέλτα του ποταμού προστατεύεται από τη συνθήκη RAMSAR (Barbier, 1997), ενώ το μεγαλύτερο μέρος της λεκάνης καλύπτεται από δάση. 2.2 Ιστορικά στοιχεία Οι πρώτοι που κατοίκησαν την κοιλάδα του Νέστου, σύμφωνα με τη μυθολογία ήταν οι Άβαντες, οι Βίστωνες, οι Δερσαίοι, οι Δίοι, οι Δόλογκοι, οι Κορπίλοι, οι Σαππαίοι οι Οδόμαντες, οι Σάτρες, οι Τραυσοί και άλλα θρακικά και ελληνικά φύλα. Οι Άβαντες, πανάρχαιο πολεμικό και σκληροτράχηλο θρακικό φύλο, διέμεναν στα παράλια και την ενδοχώρα της Θράκης, μεταξύ των ποταμών Έβρου και Νέστου σε σκόρπιες ομάδες. Στην περιοχή ιδρύθηκε και ήκμασε, μετά τους Περσικούς πολέμους το κράτος των Οδρυσών (460 π.χ.) από τον βασιλιά Τήρη, ενώνοντας πολλά θρακικά φύλα. Το βασίλειο των Οδρυσών, μετά από 150 χρόνια ακμής, καταλήφθηκε από το βασιλιά της Μακεδονίας Φίλιππο. Το 168 π.χ., η περιοχή καταλήφθηκε, όπως και η υπόλοιπη Μακεδονία από τους Ρωμαίους. Οι Ρωμαίοι αποκαλούσαν τον ποταμό 21

43 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2: ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ ΤΗΣ ΛΕΚΑΝΗΣ ΑΠΟΡΡΟΗΣ ΤΟΥ ΠΟΤΑΜΟΥ ΝΕΣΤΟΥ «Mestus». Η ονομασία αυτή επικράτησε στο τμήμα του ποταμού που ανήκει στη Βουλγαρία και καθιερώθηκε ως Μέστα, ενώ στο τμήμα του ποταμού που διασχίζει την ελληνική επικράτεια ως Νέστος. Το θρακικό βασίλειο θα διατηρηθεί κάτω από την κυριαρχία των Ρωμαίων για 300 χρόνια. Στο διάστημα αυτό διατηρείται και διαδίδεται η ελληνική γλώσσα και παιδεία, που θα θριαμβεύσει με τη δημιουργία της Βυζαντινής Αυτοκρατορίας (Συμεωνίδου, 2008). Σε αυτήν ακριβώς την περίοδο θα αναπτυχθεί και θα ακμάσει η περιοχή. Η Αρχαιολογική σκαπάνη στην περιοχή, φέρνει στην επιφάνεια τη Νάστεια ή Νέστεια, μια πόλη που ήκμασε τους πρώτους βυζαντινούς χρόνους και όπως εκτιμούν οι αρχαιολόγοι, είχε πάρει το όνομά της από τον ποταμό Νέστο. Καθ όλη τη διάρκεια της παντοδυναμίας της Βυζαντινής Αυτοκρατορίας, η κοιλάδα του Νέστου θα ζήσει ειρηνικά και θα αναπτυχθεί. Το 1345, η κοιλάδα του Νέστου κατελήφθη από το στρατό των Σέρβων. Η σερβική κυριαρχία διήρκεσε τριάντα περίπου χρόνια. Η περιοχή θα καταληφθεί κατόπιν από τους Οθωμανούς Τούρκους. Κατά τη διάρκεια της Οθωμανικής κυριαρχίας εγκαταστάθηκαν στον Νομό της Ξάνθης τουρκικά φύλα που επεκτάθηκαν και στην Κοιλάδα του Νέστου. Η τουρκική κυριαρχία, θα διαρκέσει περίπου 500 χρόνια, περίοδος στην οποία η περιοχή δε θα δεχτεί κάποια ουσιαστική μεταβολή (Γεωργαντζής, 1994). Στην σύγχρονη εποχή, μετά την μικρασιατική καταστροφή, η περιοχή θα κατακλυστεί από κύμα Ποντίων, μετά τη Συμφωνία Ανταλλαγής πληθυσμών που προέβλεπε η υπογραφείσα Συνθήκη της Λωζάννης. Εκτός όμως από Ποντίους, στην περιοχή ήλθαν πρόσφυγες και από την ενδοχώρα της Μικράς Ασίας, την Ανατολική Ρωμυλία, την Ανατολική Θράκη και τη Ρωσία (Κοντογιαννίδης, 1997). Μετά την εγκατάσταση των προσφύγων στην περιοχή και την αποχώρηση των Τούρκων άρχισε μία πρωτοφανής ανοικοδόμηση με βάση την ηπειρώτικη και μακεδονική αρχιτεκτονική, που απαντάται σήμερα στον παλαιό οικισμό της Ξάνθης 22

44 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2: ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ ΤΗΣ ΛΕΚΑΝΗΣ ΑΠΟΡΡΟΗΣ ΤΟΥ ΠΟΤΑΜΟΥ ΝΕΣΤΟΥ (Συμεωνίδου, 2008). 2.3 Γεωγραφικά στοιχεία Ο Νέστος πηγάζει από το όρος Ρίλα της Βουλγαρίας σε υψόμετρο μέτρα. Πιο συγκεκριμένα οι πηγές του ποταμού βρίσκονται στην κορυφή Mussala (2.925 m) και στην κορυφή Vihren (2.915 m) του όρους Rila, όπου και σχηματίζεται από τους παραποτάμους Μπιάλα και Τσέρνα. Αφού διανύσει μήκος 255 km εκρέει στο Θρακικό Πέλαγος ανατολικά της Καβάλας. Η λεκάνη απορροής καλύπτει μια έκταση της τάξης των km 2, από τα οποία βρίσκονται στο ελληνικό έδαφος (Σχήμα 2.2). Η περιοχή του Δέλτα καλύπτει μια έκταση 550 km 2. Σχήμα 2.2: Γεωγραφική απεικόνιση της λεκάνης απορροής Νέστου (Γκανούλης κ.α., 2008) Το μέσο υψόμετρο της λεκάνης στο βουλγαρικό τμήμα είναι της τάξης των 23

45 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2: ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ ΤΗΣ ΛΕΚΑΝΗΣ ΑΠΟΡΡΟΗΣ ΤΟΥ ΠΟΤΑΜΟΥ ΝΕΣΤΟΥ μέτρων. Περικλείεται από τα όρη Rila στα βόρεια, Pirin στα δυτικά και την οροσειρά της Ροδόπης στα ανατολικά. Ο Νέστος εισέρχεται στην Ελλάδα σε υψόμετρο 400 μέτρων, ανατολικά του όρους Φαλακρού και δυτικά του δάσους της Ελατιάς. Στο χωριό Ποταμοί, 3 km από τα σύνορα με τη Βουλγαρία, συμβάλλει με έναν κύριο παραπόταμό του, τον Δοσπάτη και ακολουθεί νοτιοανατολική πορεία ως την κωμόπολη της Σταυρούπολης όπου στρέφεται νότια για να εκβάλλει στο Θρακικό Πέλαγος, ανατολικά της Καβάλας. Το συνολικό μήκος του Ποταμού εντός των ελληνικών συνόρων φτάνει τα 130 km ενώ το μέγεθος της αντίστοιχης λεκάνης απορροής είναι km 2. Σχήμα 2.3: Η διακρατική λεκάνη του Νέστου. Το ελληνικό τμήμα της λεκάνης απορροής του Νέστου οριοθετείται από τα 24

46 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2: ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ ΤΗΣ ΛΕΚΑΝΗΣ ΑΠΟΡΡΟΗΣ ΤΟΥ ΠΟΤΑΜΟΥ ΝΕΣΤΟΥ παρακάτω γεωγραφικά μήκη και πλάτη: Βόρεια 42,0 ο, Νότια 40,5 ο γεωγραφικό πλάτος και Ανατολικά 25,0 ο, Δυτικά 23,3 ο γεωγραφικό μήκος. 2.4 Γεωλογικά στοιχεία Γενικά Η ελληνική επιφάνεια της λεκάνης του Νέστου έχει χαρτογραφηθεί από το ινστιτούτο γεωλογικών και μεταλλευτικών ερευνών και μελετών (ΙΓΜΕ) και αποτελείται από σχηματισμούς που ανήκουν στη γεωτεκτονική ζώνη της Ροδόπης (Σχήμα 2.4). Στη μάζα της Ροδόπης ανήκει η Θράκη, η Ανατολική Μακεδονία με δυτικό όριο τη γραμμή του ποταμού Στρυμόνα, η Θάσος, καθώς και ένα τμήμα της Βουλγαρίας. 25

47 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2: ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ ΤΗΣ ΛΕΚΑΝΗΣ ΑΠΟΡΡΟΗΣ ΤΟΥ ΠΟΤΑΜΟΥ ΝΕΣΤΟΥ Σχήμα 2.4: Γεωτεκτονικό Σχήμα Ελληνίδων ζωνών Θέση της ζώνης της Ροδόπης (Μουντράκης, 1985). Η Ροδόπη βρίσκεται μεταξύ του Διναρικού και Αλπικού κλάδου και θεωρείται είτε ως ένας μεσαίος αλπικός κλάδος είτε ως ένας ενδιάμεσος πυρήνας, ενώ είναι ευρύτερα αποδεκτή η άποψη του Dimitrov (1955) που την ονόμασε «Μάζα της Ρίλα Ροδόπης» από τις ομώνυμες οροσειρές Βουλγαρίας και Ελλάδας. Σύμφωνα με τα πιο νέα μοντέλα λιθοσφαιρικών πλακών για την εξέλιξη της 26

48 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2: ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ ΤΗΣ ΛΕΚΑΝΗΣ ΑΠΟΡΡΟΗΣ ΤΟΥ ΠΟΤΑΜΟΥ ΝΕΣΤΟΥ Μεσογείου, η προέλευση της μάζας της Ροδόπης είναι από την πλάκα της Λαυρασίας (Κιμμέριας πλάκας). Επίσης συνδέεται η ανύψωση των ζωνών της Σερβομακεδονικής και της Ροδόπης με την ηφαιστειότητα στις ζώνες αυτές. Σχήμα 2.5: Τομές αναπαράστασης της γεωδυναμικής εξέλιξης των ελληνίδων ζωνών (Μουντράκης, 1998) Λιθοστρωματογραφία Η μάζα της Ροδόπης κυριαρχείται από κρυσταλλοσχιστώδη και πυριγενή πετρώματα. Οι περισσότερες έρευνες περιστράφηκαν κυρίως γύρω από τη 27

49 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2: ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ ΤΗΣ ΛΕΚΑΝΗΣ ΑΠΟΡΡΟΗΣ ΤΟΥ ΠΟΤΑΜΟΥ ΝΕΣΤΟΥ λιθολογική εξέλιξη του κρυσταλλοσχιστώδους, το πάχος του οποίου υπολογίζεται σε km. Ο Osswald το 1938, διαίρεσε το κρυσταλλοσχιστώδες σε τέσσερις σειρές (ορίζοντες), που από τις βαθύτερες στις ανώτερες είναι οι εξής: H σειρά Ε των γνευσίων της βάσης με πάχος περίπου 7 km. Απαντάται στη Δυτική Ροδόπη και περιλαμβάνει κατά σειρά μοσχοβιτικούς γνεύσιους, βιοτιτικούς και διμαρμαρυγιακούς γνεύσιους, μαρμαρυγιακούς σχιστόλιθους, αμφιβολίτες και λεπτές ενστρώσεις μαρμάρων και σιπολινών, με βαθμιαία μετάβαση προς την υπερκείμενη σειρά των μαρμάρων. Η σειρά F των μαρμάρων με παχος 5,5 7 km. Απαντάται στην Ανατολική Μακεδονία μέχρι το ποταμό Νέστο και αποτελείται κυρίως από μάρμαρα με ενστρώσεις σιπολινών, μαρμαρυγιακών σχιστολίθων, ασβεστούχων μαρμαρυγιακών σχιστολίθων και αμφιβολιτών. Η σειρά G των μαρμαρυγιακών σχιστολίθων με πάχος 5 km. Εμφανίζεται στην περιοχή του Νέστου και αποτελείται από μαρμαρυγιακούς σχιστόλιθους που συχνά μεταπίπτουν σε γνεύσιους, ενώ παρεμβάλλονται και αμφιβολίτες και φακοί μαρμάρων. Η σειρά Η των σχιστολίθων και μαρμάρων με πάχος περίπου 3 km. Εμφανιζεται στη ΒΑ πλευρά του Νέστου και αποτελείται κυρίως από σχιστόλιθους και μάρμαρα. Μια παρόμοια έρευνα του Dimitrov το 1959 (Dimitrov, 1959) στην περιοχή περιλαμβάνει δυο ορίζοντες του κρυσταλλοσχιστώδους: Τον κατώτερο, μεσοζωνικώς μεταμορφωμένο, ηλικίας Προκάμβριου Κάτω Παλαιοζωικού, που περιλαμβάνει από κάτω προς τα πάνω κατά σειρά βιοτιτικούς και αμφιβολιτικούς γνεύσιους, λεπτιτικούς γνεύσιους, 28

50 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2: ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ ΤΗΣ ΛΕΚΑΝΗΣ ΑΠΟΡΡΟΗΣ ΤΟΥ ΠΟΤΑΜΟΥ ΝΕΣΤΟΥ διμαρμαρυγιακούς γνεύσιους και αμφιβολιτικούς σχιστόλιθους με παρεμβολές ενστρώσεων μαρμάρων και σιπολινών. Τον ανώτερο, επιζωνικώς μεταμορφωμένο, ηλικίας Παλαιοζωικού Μεσοζωικού, που που περιλαμβάνει από κάτω προς τα πάνω κατά σειρά βιοτιτικούς σχιστόλιθους, ενστρώσεις μαρμάρων, αμφιβολιτικούς και επιδοτοχλωριτικούς σχιστόλιθους, μάρμαρο μεγάλου πάχους. Στη μάζα «Ρίλα Ροδόπης» πολύ σημαντική είναι η παρουσία όξινων πυριγενών πετρωμάτων, πλουτωνιτών και ηφαιστιτών. Οι πλουτωνίτες είναι κυρίως γρανίτες, γρανοδιορίτες, μονζονίτες, χαλαζιακοί μονζονίτες και διορίτες, με ηλικία ως εκ. έτη. Οι κυριότεροι πλουτωνικοί όγκοι της Ελληνικής Ροδόπης είναι του Παγγαίου, του Παρανεστίου, της Ξάνθης, της Βροντούς, του Πανοράματος, κ.ά. (Παπαδάς, 2010). Οι Ηφαιστίτες είναι κυρίως ρυόλιθοι, ανδεσίτες, δακίτες, και δολερίτες με ηλικία ως εκ. έτη. Κατανέμονται κατά το μεγαλύτερο μέρος τους σε δυο κύριες περιοχές εμφανίσεων: μια στην περιοχή Φερρών Σαππών του Έβρου και μια βόρεια της Ξάνθης στα Ελληνοβουλγαρικά σύνορα (Παπαδάς, 2010). 29

51 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2: ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ ΤΗΣ ΛΕΚΑΝΗΣ ΑΠΟΡΡΟΗΣ ΤΟΥ ΠΟΤΑΜΟΥ ΝΕΣΤΟΥ Σχήμα 2.6: Πλουτωνικές και ηφαιστειακές εμφανίσεις της μάζας Ρίλα Ροδόπης (Μουντράκης, 1985) Τεκτονική Δομή Η τεκτονική ανάλυση του κρυσταλλοσχιστώδους, που έγινε σε ορισμένες περιοχές της Ροδόπης, διαπίστωσε τρεις φάσεις πτυχώσεων των σχηματισμών. Η πρώτη φάση προκάλεσε πτυχές ισοκλινείς, συμμεταμορφικές, γενικής αξονικής διεύθυνσης Β Ν. Η δεύτερη φάση προκάλεσε πτυχές υποϊσοκλινείς και άξονες διεύθυνσης ΒΑ ΝΔ έως ΑΒΑ ΔΝΔ που συνοδεύεται από μια πολύ εμφανή γράμμωση. Η τρίτη φάση πτυχώσεων προκάλεσε πτυχές ανοιχτές διεύθυνσης 30

52 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2: ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ ΤΗΣ ΛΕΚΑΝΗΣ ΑΠΟΡΡΟΗΣ ΤΟΥ ΠΟΤΑΜΟΥ ΝΕΣΤΟΥ αξόνων ΒΔ ΝΑ, που επαναπτυχώνουν τις προγενέστερες πτυχές (Μουντράκης, 1985). Οι παραπάνω φάσεις πτυχώσεων επιβεβαιώνουν ότι η μάζα της Ροδόπης επηρεάσθηκε από τις Αλπικές παραμορφώσεις, άποψη που σήμερα έχει πλέον εδραιωθεί (Παπαδάς, 2010). Σχήμα 2.7: Τεκτονικό σκαρίφημα του ευρύτερου χώρου της μάζας της Ροδόπης. 1: Μεταλπικά ιζήματα, 2: ενότητα Παγγαίου, 3: ενότητα Σιδηρόνερου, 4: σχηματισμοί της Περιροδοπικής ζώνης, 5: γραμμή επώθησης (Μουντράκης 1985) Γεωλογία της λεκάνης του ποταμού Νέστου Η λεκάνη απορροής του Νέστου ανήκει στη γεωτεκτονική μάζα της Ροδόπης. Το 45% της λεκάνης στο βουλγαρικό τμήμα χαρακτηρίζεται από γρανίτη με τρεις 31

53 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2: ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ ΤΗΣ ΛΕΚΑΝΗΣ ΑΠΟΡΡΟΗΣ ΤΟΥ ΠΟΤΑΜΟΥ ΝΕΣΤΟΥ όγκους στο όρος Πίριν και δύο στο όρος Ροδόπη. Το 30% της βουλγαρικής λεκάνης (Σχήμα 2.8) καταλαμβάνουν τα μεταμορφωσιγενή πετρώματα που αποτελούνται κυρίως από γνεύσιους και σχιστόλιθους. Στα ανατολικά της λεκάνης, παρατηρούνται κυρίως μάρμαρα, τα οποία καλύπτουν περίπου το 21% (Ελευθεριάδου, 2006). Σχήμα 2.8: Γεωλογικός χάρτης Βουλγαρικής λεκάνης (ΔΕΗ, 1994). Το ελληνικό κομμάτι της λεκάνης (Σχήμα 2.9) δομείται στη γεωτεκτονική μάζα της Ροδόπης. Τα μεταμορφωσιγενή πετρώματα αποτελούνται κυρίως από γνεύσιους, γρανιτογνεύσιους, σχιστόλιθους, μιγματίτες και μάρμαρα (ΔΕΗ, 1994). Στο μέσο της λεκάνης κυριαρχούν τα καρστικοποιημένα μάρμαρα. Η κοίτη του Δέλτα χαρακτηρίζεται από ιζηματογενή πετρώματα και αλλουβιακές αποθέσεις. 32

54 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2: ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ ΤΗΣ ΛΕΚΑΝΗΣ ΑΠΟΡΡΟΗΣ ΤΟΥ ΠΟΤΑΜΟΥ ΝΕΣΤΟΥ Το κρυσταλλοσχιστώδες της περιοχής του Νέστου διαιρείται σε τέσσερις ζώνες που από τις κατώτερες προς τις ανώτερες περιλαμβάνουν τα εξής: Γνεύσιους μοσχοβίτικους, βιοτιτικούς, διμαρμαρυγιακούς, σχιστόλιθους, αμφιβολίτες μάρμαρα και σιπολίνες στη Δυτική Ροδόπη. Μάρμαρα, μαρμαρυγιακούς σχιστόλιθους και αμφιβολίτες. μαρμαρυγιακούς σχιστόλιθους αποκλειστικά στην περιοχή του Νέστου. Σχιστόλιθους και μάρμάρα στη ΒΑ πλευρά του Νέστου. Σχήμα 2.9: Γεωλογικός χάρτης Ελληνικής λεκάνης (ΔΕΗ, 1994). 33

55 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2: ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ ΤΗΣ ΛΕΚΑΝΗΣ ΑΠΟΡΡΟΗΣ ΤΟΥ ΠΟΤΑΜΟΥ ΝΕΣΤΟΥ Τα μάρμαρα αποτελούν σημαντικό μέρος της λεκάνης και ρυθμιστικό παράγοντα της υδρολογίας της περιοχής, ενώ εκτιμάται ότι πάνω από το 50% των βροχοπτώσεων διεισδύουν σε αυτήν την περιοχή και εκφορτίζονται από πηγές, σε διάφορα υψόμετρα, εξυπηρετώντας υδρευτικές ανάγκες των νομών Δράμας Καβάλας Ξάνθης (Διαμαντής, 1991). Πιο συγκεκριμένα η λιθολογική σύσταση της περιοχής (Σχήμα 2.10) είναι (Διαμαντής, 1991): Στην ορεινή λεκάνη του Νέστου παρατηρούνται τέσσερις ομάδες σχηματισμών: μεταμορφωμένα, ιζηματογενή, πυριγενή πετρώματα και μάρμαρα. Τα μεταμορφωμένα πετρώματα (γνεύσιοι, σχιστόλιθοι), καλύπτουν μεγάλο μέρος της λεκάνης, ΒΔ ΝΑ στο μέσο περίπου της περιοχής. Τα ιζηματογενή έχουν προέλθει από την απόθεση φερτών υλών από τα μικρά βυθίσματα εξαιτίας τεκτονισμού του υποβάθρου. Πυριγενή πετρώματα παρατηρούνται μεταξύ της ζώνης των μεταμορφωμένων πετρωμάτων και των Βουλγαρικών συνόρων, ενώ τα μάρμαρα καλύπτουν το 25% της λεκάνης. Στο Δέλτα του ποταμού υπάρχουν ιζήματα από τις αποθέσεις του Νέστου ενώ υπάρχει σε ορισμένες περιοχές οργανική άργιλος, η οποία οφείλεται στις λιμνάζουσες επιφάνειες του Δέλτα. Στο δυτικό τμήμα του Νέστου παρατηρούνται διακριτά επάλληλα στρώματα υλικών, ενώ στο ανατολικό αποθέσεις που είναι αποτέλεσμα πλημμυρικών γεγονότων (Petalas et al., 2005). 34

56 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2: ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ ΤΗΣ ΛΕΚΑΝΗΣ ΑΠΟΡΡΟΗΣ ΤΟΥ ΠΟΤΑΜΟΥ ΝΕΣΤΟΥ Σχήμα 2.10: Απλοποιημένος Γεωλογικός χάρτης του Ελληνικού τμήματος της υδρολογικής λεκάνης του Νέστου (Petalas et al., 2005). 2.5 Γεωμορφολογικά στοιχεία Γενικά Ο ποταμός Νέστος διασχίζοντας το Βουλγαρικό και το Ελληνικό έδαφος διαπερνά τρία βυθίσματα με μικρές κλίσεις (Αλμπανάκης, 2007). Τα βυθίσματα χωρίζονται μεταξύ τους με στενά από τα οποία διέρχεται ο ποταμός, με το πρώτο βύθισμα να βρίσκεται στην Βουλγαρία λίγα χιλιόμετρα μετά τα ελληνοβουλγαρικά 35

57 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2: ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ ΤΗΣ ΛΕΚΑΝΗΣ ΑΠΟΡΡΟΗΣ ΤΟΥ ΠΟΤΑΜΟΥ ΝΕΣΤΟΥ σύνορα. Τα υπόλοιπα δύο βρίσκονται στην Ελλάδα, στους Ποταμούς και μεταξύ Παρανεστίου και Σταυρούπολης. Στο σημείο όπου ο ποταμός εισέρχεται στην Ελλάδα από τα Βουλγαρικά σύνορα το υψόμετρο της κοίτης του είναι 400 m. Σε απόσταση της τάξης των χιλιομέτρων από τα σύνορα αρχίζει μια καμπή γύρω από το όρος Ράχιστα μήκους 20 χιλιομέτρων που τελειώνει στο χωριό Παρανέστι. Στη συνέχεια η κοιλάδα αρχίζει να διευρύνεται σχηματίζοντας μια ενδοορεινή λεκάνη στην περιοχή Παρανεστίου Σταυρούπολης. Σχήμα 2.11: Χάρτης ανάγλυφου υδρολογικής λεκάνης Νέστου (Αλμπανάκης κ.α., 2007). 36

58 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2: ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ ΤΗΣ ΛΕΚΑΝΗΣ ΑΠΟΡΡΟΗΣ ΤΟΥ ΠΟΤΑΜΟΥ ΝΕΣΤΟΥ Στο τελευταίο τμήμα της διαδρομής του πριν την έξοδο του στη δελταϊκή πεδιάδα, στο δυτικό άκρο των ορέων της Λεκάνης (όριο των νομών Καβάλας και Ξάνθης) ο Νέστος διέρχεται από μία στενή και βαθιά κοιλάδα, σχηματίζοντας εγκιβωτισμένους μαιάνδρους (Σχήμα 2.12). Σχήμα 2.12: Φωτογραφία μαιάνδρων του ποταμού Νέστου. Η κοιλάδα των Στενών του Νέστου έχει μήκος (L) 13 χιλιόμετρα, πλάτος (D) 0,8 1,5 χιλιόμετρα, προσανατολισμό ΒΒΔ ΝΝΑ και απότομες πλευρές με βάθος εκσκαφής μέτρα (Παπαδάς, 2010). Στη βάση της κοιλάδας ο Νέστος σχηματίζει περίπου δέκα καμπές. Η κοίτη ροής έχει μήκος (l) 24 χιλιόμετρα και πλάτος μέτρα. Ο λόγος 37

59 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2: ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ ΤΗΣ ΛΕΚΑΝΗΣ ΑΠΟΡΡΟΗΣ ΤΟΥ ΠΟΤΑΜΟΥ ΝΕΣΤΟΥ L/l είναι 1,8 (μαίανδρος) και οι βρόγχοι των κυμάτων κάνουν στροφές περίπου (Παπαδάς, 2010) Ειδικότερα γεωμορφολογικά στοιχειά του ελληνικού τμήματος της λεκάνης Από γεωμορφολογική άποψη το ελληνικό τμήμα της λεκάνης απορροής του Νέστου χωρίζεται σε δυο κοιλάδες (Σχήμα 2.13), που βρίσκονται η μια μέσα στην άλλη (Ψιλοβίκος, 1999): Την κοιλάδα του Παλαιονέστου με υψόμετρα της τάξης των μέτρων. Η κοιλάδα έχει δημιουργηθεί, ανατολικά, στα πλευρικά τμήματα των ορεινών όγκων της δυτικής Ροδόπης και δυτικά, στα πλευρικά τμήματα των ορεινών όγκων Ορβήλου Φαλακρού και Λεκάνης. Είναι πλατιά στο βορειοδυτικό τμήμα και γίνεται στενότερη στα στενά του Νέστου. Ο σχηματισμός της κοιλάδας διεύρυνε την κοίτη του ποταμού και το δελταϊκό σύστημα, με πάχος ιζημάτων μεγαλύτερο από 2.5 χιλιόμετρα. Την κοιλάδα του Νεονέστου με βάθος εσκαφής της τάξης των μέτρων. Η κοιλάδα χαρακτηρίζεται από απότομα πρανή και μεγάλο πλάτος, το όποιο σταδιακά μειώνεται προς τα βορειοδυτικά. Σχηματίστηκε όταν ανυψώθηκε ο φλοιός της Ροδόπης λόγω τεκτονικών και κλιματικών ανακατατάξεων που έγιναν στην περιοχή. 38

60 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2: ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ ΤΗΣ ΛΕΚΑΝΗΣ ΑΠΟΡΡΟΗΣ ΤΟΥ ΠΟΤΑΜΟΥ ΝΕΣΤΟΥ Σχήμα 2.13: Στάδιο εξέλιξης του ποταμού Νέστου (Ψιλοβίκος, 1999). Ένας επιπλέον διαχωρισμός της κοιλάδας του Νέστου στο ελληνικό τμήμα περιλαμβάνει τρεις διακριτές περιβαλλοντικές ενότητες: Το βόρειο ορεινό, τα Στενά του Νέστου και το Δέλτα του ποταμού. Το βόρειο ορεινό έχει υψόμετρα που κυμαίνονται από μέτρα και ανήκει στο νόμο Δράμας. Χαρακτηρίζεται από απότομες κλίσεις και δασώδεις εκτάσεις που ανήκουν σε προστατευόμενες περιοχές (150 είδη ζώων, Natura 2000). Το τμήμα αυτό είναι αραιοκατοικημένο και αποτελείται από απομονωμένους οικισμούς. Στην περιοχή βρίσκονται επίσης και οι δυο τεχνητοί ταμιευτήρες Θησαυρού και Πλατανόβρυσης (Σχήμα 2.14) για τους οποίους θα γίνει αναφορά σε επομένη ενότητα. 39

61 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2: ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ ΤΗΣ ΛΕΚΑΝΗΣ ΑΠΟΡΡΟΗΣ ΤΟΥ ΠΟΤΑΜΟΥ ΝΕΣΤΟΥ Σχήμα 2.14: Ταμιευτήρες Πλατανόβρυσης και Θησαυρού. Τα Στενά του Νέστου αποτελούν το κεντρικό τμήμα του ποταμού με μήκος 22 χιλιομέτρων και ανήκουν στους νομούς Δράμας, Καβάλας και Ξάνθης. Το ποτάμι σχηματίζει μαιανδρισμούς που αποτελούν και κυρίαρχο στοιχείο του συγκεκριμένου τμήματος. Τα Στενά αποτελούν πόλο έλξης για ποικίλες δραστηριότητες αναψυχής, έχουν τεράστιο οικολογικό ενδιαφέρον και παράλληλα χαρακτηρίζονται ως προστατευόμενη περιοχή. 40

62 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2: ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ ΤΗΣ ΛΕΚΑΝΗΣ ΑΠΟΡΡΟΗΣ ΤΟΥ ΠΟΤΑΜΟΥ ΝΕΣΤΟΥ Το Δέλτα του ποταμού Νέστου, καλύπτει έκταση 550 km 2, έχει μήκος 29 χιλιόμετρα, μήκος ακτογραμμής 50 χιλιόμετρα και ανήκει στους νομούς Καβάλας και Ξάνθης. Αποτελεί έναν από τους σημαντικότερους υδροβιότοπους της Ευρώπης. Περιλαμβάνει παράκτιες λιμνοθάλασσες, καλαμόφυτες εκτάσεις, παραποτάμιο δάσος, και καλλιέργειες λεύκας. Από το 1975 χαρακτηρίζεται προστατευόμενη περιοχή βάσει της σύμβασης Ramsar, ενώ παράλληλα ανήκει στο δίκτυο Natura Ωστόσο, η ραγδαία εντατικοποίηση της γεωργίας, προκάλεσε σημαντική υποβάθμιση της περιοχής. Στα τρία παραπάνω τμήματα του Ελληνικού εδάφους κυριαρχούν οι δασώδεις εκτάσεις με ποσοστό που αγγίζει περίπου το 60% (Σχήμα 2.15). Σχήμα 2.15: Κάλυψη γης λεκάνης Νέστου (Καμπράγκου, 2006). 41

63 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2: ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ ΤΗΣ ΛΕΚΑΝΗΣ ΑΠΟΡΡΟΗΣ ΤΟΥ ΠΟΤΑΜΟΥ ΝΕΣΤΟΥ 2.6 Εδάφη Στην ευρύτερη περιοχή του Νέστου απαντώνται τέσσερις κατηγορίες εδαφών (ΔΕΗ, 1994) : Aυτόχθονα και ετερόχθονα εδάφη των αλλουβιακών και κολλουβιακών σχηματισμών. Τα αυτόχθονα καταλαμβάνουν τη μεγαλύτερη έκταση, με λοφώδες ανάγλυφο, ενώ εξελίσσονται σε αποθέσεις του τεταρτογενούς και κυρίως σε εύθρυπτο ψαμμιτικό υλικό. Έχουν βάθος πάνω από 70 cm είναι αμμοπηλώδη ως αργιλοπηλώδη και θεωρούνται μέτριας γονιμότητας. Τα ετερόχθονα εξελίσσονται σε ομαλό ανάγλυφο, είναι βαθιά αμμοπηλώδη ως αργιλοπηλώδη και βρίσκονται στην παραποτάμια περιοχή του Νέστου και της Ξεριάς. Θεωρούνται καλής γονιμότητας. Στο κεντρικό και ανατολικό τμήμα της λεκάνης oρφνά σιδηροπυριτικά διαπηλωθέντα εδάφη, ρεντζίνες, ορφνά ασβεστούχα εδάφη και βραχώδη εδάφη πάνω σε ασβεστόλιθο γνωστά ως Lithosols. Ο χούμος στα πρώτα είναι τύπου Mull με κοκκώδη υφή και καλά αεριζόμενη δομή. Στα Lithosols, σε ορισμένες περιπτώσεις κάνει την εμφάνισή του το μητρικό πέτρωμα, μέσα από τα πετρώδη διαβρωμένα και αποκομισμένα εδάφη. Στο νοτιοανατολικό τμήμα της λεκάνης υπάρχουν ορφνά όξινα εδάφη. Επίσης υπάρχουν ορφνά (regosols) και ορφνέρυθρα δασικά εδάφη μετρίου βάθους. Είναι εδάφη αρκετά καλά και αποτελούνται από χουμώδη πηλό του τύπου Mull moder. Ωχρά ποτσολικά εδάφη Τα εδάφη αυτά είναι όξινα πηλοαμμώδη, όταν βρίσκονται πάνω σε γρανίτη, πετρώδη και εδάφη αλπικών λειβαδικών κεκορεσμένων με ασβέστη, όταν βρίσκονται πάνω σε ασβεστολιθικό υπόστρωμα. Ο τύπος αυτός των εδαφών είναι Moder & Mor. Χονδρόκοκκα 42

64 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2: ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ ΤΗΣ ΛΕΚΑΝΗΣ ΑΠΟΡΡΟΗΣ ΤΟΥ ΠΟΤΑΜΟΥ ΝΕΣΤΟΥ αμμώδη υλικά υπάρχουν στο Δέλτα του ποταμού, ενώ οι αλλουβιακές αποθέσεις του ποταμού δεν είναι ομοιογενείς σε όλη τους την έκταση. Η κύρια διαβάθμιση ποικίλλει μεταξύ άμμου και αμμοπηλού. Στις παλιές κοίτες του ποταμού, τις διακλαδώσεις του και τις εκβολές του, παρατηρούνται καθαρές αμμώδεις εκτάσεις που έχουν μεγάλο βάθος και είναι τελείως άγονες. Εκτός από τα αμμώδη εδάφη παρατηρούνται και αμμοαργιλώδη και αργιλοαμμώδη, ανάλογα με την ποσότητα της αργίλου. 2.7 Χρήσεις γης Γενικά Η λεκάνη του ποταμού Νέστου θεωρείται, σε πολύ μεγάλο βαθμό, ως φυσική λεκάνη αφού το 75,41% καλύπτεται κυρίως με δασικές ή φυσικές χορτολιβαδικές εκτάσεις (Σχήμα 2.16). Οι γεωργικές εκτάσεις καλύπτουν περίπου το σύνολο των υπολειπόμενων εκτάσεων (20,30%). Η γεωργία στο βουλγαρικό τμήμα της λεκάνης αποτελείται από μη αρδευόμενες καλλιέργειες στις ορεινές περιοχές της λεκάνης. Μόνιμα αρδευόμενες εκτάσεις βρίσκονται στις πεδιάδες του Razlog και Blagoevgrad. Η γεωργία στο ελληνικό τμήμα της λεκάνης είναι συγκεντρωμένη στην περιοχή του Δέλτα του Νέστου. Στο δέλτα του ποταμού βρίσκονται επίσης φυσικές υδάτινες μάζες (water bodies) όπως αλυκές και παράκτιες λιμνοθάλασσες οι οποίες καλύπτουν το 1,3% της λεκάνης. Οι αστικές περιοχές καλύπτουν μόνο το 1,0% των χρήσεων γης της λεκάνης απορροής και περιλαμβάνoυν κυρίως ασυνεχείς αστικές περιοχές, βιομηχανικές και εμπορικές μονάδες, οδικά και σιδηροδρομικά δίκτυα, αεροδρόμια, χώρους εξόρυξης ορυκτών, χώρους εναπόθεσης απορριμμάτων, κατασκευαστικές ζώνες, αστικούς χώρους πρασίνου και αναψυχής. 43

65 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2: ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ ΤΗΣ ΛΕΚΑΝΗΣ ΑΠΟΡΡΟΗΣ ΤΟΥ ΠΟΤΑΜΟΥ ΝΕΣΤΟΥ Σχήμα 2.16: Χρήσεις γης λεκάνης Νέστου (Corine land cover) Χρήσεις γης του ελληνικού τμήματος της λεκάνης Τα στοιχεία που αφορούν στις χρήσεις γης προέκυψαν από την εφαρμογή CORINE Land Cover. Το CORINE (Coordination of Information on the Environment) Land Cover αποτελεί πρόγραμμα της Ευρωπαϊκής Επιτροπής που προορίζεται να παρέχει αξιόπιστα γεωγραφικά δεδομένα για την κάλυψη των εδαφικών εκτάσεων των Κρατών Μελών της Ευρωπαϊκής Κοινότητας. 44

66 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2: ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ ΤΗΣ ΛΕΚΑΝΗΣ ΑΠΟΡΡΟΗΣ ΤΟΥ ΠΟΤΑΜΟΥ ΝΕΣΤΟΥ Σχήμα 2.17: Ελληνικό τμήμα λεκάνης (Corine land cover). Στους Πίνακες 2.1 και 2.2 παρουσιάζονται οι υπολεκάνες απορροής του ελληνικού τμήματος της λεκάνης, η έκτασή τους, καθώς και η ποσοστιαία κατανομή των χρήσεων γης σε αυτές (Πετροδημοπούλου, 2011). 45

67 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2: ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ ΤΗΣ ΛΕΚΑΝΗΣ ΑΠΟΡΡΟΗΣ ΤΟΥ ΠΟΤΑΜΟΥ ΝΕΣΤΟΥ Πίνακας 2.1: Υπολεκάνες απορροής ελληνικού τμήματος λεκάνης Νέστου. Υπολεκάνη Έκταση σε ha Αχλαδιά Ποταμοί Σιδηρόνερο Μεσοχώρι Πρασινάδα Κεχρόκαμπος Δέλτα Πίνακας 2.2: Ποσοστιαία κατανομή των χρήσεων γης. Αχλαδιά Ποταμοί Σιδηρόνερο Μεσοχώρι Πρασινάδα Κεχρόκαμπος Δέλτα Γεωργική χρήση Δάσος Λιβάδι Άγονο έδαφος Υδατική μάζα Αστική χρήση Αρδευόμενη έκταση Βαλτώδης έκταση Θάλασσα

68 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2: ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ ΤΗΣ ΛΕΚΑΝΗΣ ΑΠΟΡΡΟΗΣ ΤΟΥ ΠΟΤΑΜΟΥ ΝΕΣΤΟΥ Οι βασικές καλλιέργειες που εντοπίζονται στην περιοχή συγκεντρώνονται στην πλειοψηφία τους στο Δέλτα του Νέστου. Αυτές αποτελούνται από δέκα είδη αρδευόμενων και μη αρδευόμενων καλλιεργειών: σιτάρι μαλακό, σιτάρι σκληρό, ζαχαρότευτλα, βαμβάκι, ρύζι, κριθάρι, καλαμπόκι, σπαράγγια, μηδική και καπνός. Η ποσοστιαία κατανομή των εκτάσεων όπου καλλιεργείται το κάθε είδος σε σχέση με το σύνολο της καλλιεργούμενης έκτασης στην υπολεκάνη του Δέλτα και με βάση στοιχεία του 2001, παρουσιάζεται στον Πίνακα 2.3 (Σκουληκάρης, 2008): Πίνακας 2.3: Ποσοστά καλλιεργούμενης έκτασης στο Δέλτα του ποταμού. Είδος καλλιέργειας Ποσοστό κάλυψης των αρδευόμενων καλλιεργειών Ποσοστό κάλυψης των μη αρδευόμενων καλλιεργειών Σιτάρι μαλακό 6 15 Σιτάρι σκληρό 6 21 Ζαχαρότευτλα 3 2 Βαμβάκι Ρύζι 5 0 Κριθάρι 3 2 Καλαμπόκι Καπνός 1 3 Μηδική 2 7 Σπαράγγια

69 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2: ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ ΤΗΣ ΛΕΚΑΝΗΣ ΑΠΟΡΡΟΗΣ ΤΟΥ ΠΟΤΑΜΟΥ ΝΕΣΤΟΥ 2.8 Ανθρωπογενείς δραστηριότητες Εκμετάλλευση εδάφους και υπεδάφους Στη λεκάνη απορροής του Νέστου βρίσκονται 44 λατομεία από τα οποία τα 42 είναι μαρμάρων και τα 2 αδρανών υλικών. Τα περισσότερα από αυτά έχουν σταματήσει τη λειτουργία τους, είτε λόγω μικρών ποσοτήτων υλικού είτε λόγω κακής ποιότητάς τους. Στις κοινότητες Θόλου και Παρανεστίου υπάρχουν λατομεία καλιούχων αστρίων. Πίνακας 2.4: Λατομεία ανά νομό (Δ/νση Υδατικών πόρων ΠΕ.Α.ΜΑ.ΘΡ.). Νομός Λατομεία Μαρμάρου Λατομεία Αδρανών Υλικών Δράμα 9 Καβάλα 31 2 Ξάνθη Επίδραση στους υπόγειους υδροφορείς Ένα από τα μεγαλύτερα προβλήματα που προκαλεί η ανθρώπινη παρέμβαση είναι η αλόγιστη χρήση των υπόγειων υδροφόρων στρωμάτων για την ύδρευση των οικισμών και δευτερευόντως για την άρδευση των γεωργικών καλλιεργειών. Η υπεράντληση των υπογείων νερών στις παραθαλάσσιες περιοχές είχε προκαλέσει αλλοίωση της ποιότητάς του λόγω της εισόδου θαλασσινού νερού. Όμως η λειτουργία των φραγμάτων οδήγησε στην σταδιακή διακοπή της χρήσης των αρδευτικών γεωτρήσεων, με αποτέλεσμα την ως ένα βαθμό υποχώρηση του προβλήματος. 48

70 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2: ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ ΤΗΣ ΛΕΚΑΝΗΣ ΑΠΟΡΡΟΗΣ ΤΟΥ ΠΟΤΑΜΟΥ ΝΕΣΤΟΥ Επιδράσεις στην χλωρίδα και πανίδα Στη χλωρίδα και πανίδα, οι ανθρωπογενείς επιδράσεις έχουν να κάνουν με το κυνήγι και την υπερβόσκηση στις ορεινές περιοχές, ενώ στις νότιες περιοχές και κυρίως στο Δέλτα του ποταμού, υπάρχει το πρόβλημα του περιορισμού του φυσικού χώρου των οικοσυστήματων. Στον Πίνακα 2.5 βλέπουμε μια αξιολόγηση των επιδράσεων στα οικοσυστήματα του Νέστου. Πίνακας 2.5: Ανθρωπογενείς επιδράσεις στα οικοσυστήματα της λεκάνης του Νέστου (ΔΕΗ, 1994). Ανθρώπινη Καταστροφή Όχληση στην Επίδραση στο Ρύπανση δραστηριότητα ή άγρια πανίδα έδαφος νερών τροποποίηση (π.χ. μείωση βλάστησης συνεκτικότητας) Περιοχή: Δέλτα Ορεινή Δέλτα Ορεινή Δέλτα Ορεινή Δέλτα Ορεινή Γεωργία Κτηνοτροφία Δασοπονία ++ + Αλιεία + Κυνήγι Υδραυλικά έργα : Έντονη επίπτωση, ++: Μέτρια επίπτωση, +:Μικρή επίπτωση, : Καμιά επίπτωση 49

71 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2: ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ ΤΗΣ ΛΕΚΑΝΗΣ ΑΠΟΡΡΟΗΣ ΤΟΥ ΠΟΤΑΜΟΥ ΝΕΣΤΟΥ Επιδράσεις στα επιφανειακά νερά Αρδευτικό φράγμα Τοξοτών Ξάνθης Στα επιφανειακά νερά οι ανθρωπογενείς επιδράσεις εντοπίζονται στα τεχνικά έργα που αναδιατάσσουν τη φυσική ροή του ποταμού ή των παραποτάμων του. Τα έργα ξεκίνησαν με την κατασκευή των αντιπλημμυρικών αναχωμάτων εκατέρωθεν του κύριου ρεύματος του ποταμού, στο νότιο τμήμα της λεκάνης. Ακολούθησε η κατασκευή αρδευτικού φράγματος μήκους 280 μέτρων στους Τοξότες Ξάνθης (Σχήμα 2.18). Το παραπάνω φράγμα εκτρέπει, για αρδευτικούς σκοπούς, τις ποσότητες των υδάτων προς την ανατολική (Ν. Ξάνθης) και δυτική (Ν. Καβάλας) όχθη του κύριου ρεύματος του ποταμού. 50

72 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2: ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ ΤΗΣ ΛΕΚΑΝΗΣ ΑΠΟΡΡΟΗΣ ΤΟΥ ΠΟΤΑΜΟΥ ΝΕΣΤΟΥ Σχήμα 2.18: Αρδευτικό φράγμα Τοξοτών Ξάνθης Υδροηλεκτρικά Φράγματα Τα αναπτυξιακά έργα συνεχίσθηκαν με την κατασκευή δυο διαδοχικών φραγμάτων για την εκμετάλλευση των υδάτων του ποταμού. Πρόκειται για υδροηλεκτρικά φράγματα που κατασκεύασε η ΔΕΗ στις θέσεις Θησαυρός και Πλατανόβρυση, ενώ προβλέπεται και η κατασκευή ενός τρίτου φράγματος στη Θέση Τέμενος. Στην παρούσα εργασία θα γίνει περιγραφή μόνο των δυο ήδη κατασκευασμένων υδροηλεκτρικών φραγμάτων. 51

73 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2: ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ ΤΗΣ ΛΕΚΑΝΗΣ ΑΠΟΡΡΟΗΣ ΤΟΥ ΠΟΤΑΜΟΥ ΝΕΣΤΟΥ Πίνακας 2.6: Χαρακτηριστικά Φραγμάτων (πηγή: ΔΕΗ). Υ.Η.Ε. Θησαυρού Υ.Η.Ε. Πλατανόβρυσης Λεκάνη απορροής πλημμυρών (km 2 ) Λεκάνη απορροής απορροών (km 2 ) Μέση Παροχή ( ) (m 3 /s) Ανώτατη στάθμη λειτουργίας (m) Κατώτατη στάθμη λειτουργίας (m) Όγκος στην Α. Σ.Λ. (10 6 m 3 ) Ωφέλιμος όγκος (10 6 m 3 ) Επιφάνεια λίμνης στην Α. Σ.Λ. (km 2 ) Μέση στάθμη διώρυγας φυγής Συνολική ισχύς (MW) ΠΑΡΑΓΟΜΕΝΗ ΕΝΕΡΓΕΙΑ, Gwh Πρωτεύουσα Δευτερεύουσα Σύνολο

74 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2: ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ ΤΗΣ ΛΕΚΑΝΗΣ ΑΠΟΡΡΟΗΣ ΤΟΥ ΠΟΤΑΜΟΥ ΝΕΣΤΟΥ Σχήμα 2.19: Απεικόνιση των φραγμάτων και των κύριων χαρακτηριστικών τους (πηγή: ΔΕΗ) Υδροηλεκτρικό Φράγμα Θησαυρού Το πρώτο Υ.Η.Ε. φράγμα βρίσκεται στη θέση Θησαυρός (Σχήμα 2.20), περίπου 22 km κατάντη της γέφυρας των Παπάδων, και 23 km ανάντη της γέφυρας του Παρανεστίου. Το Υ.Η.Ε. φράγμα του Θησαυρού λειτουργεί από την Άνοιξη του Είναι λιθόρριπο ύψους 175 m, μήκους στέψεως 480 m και συνολικού όγκου 10 hm 3. Ο ταμιευτήρας έχει όγκο 705 hm 3 και ωφέλιμο όγκο 565 hm 3. Το σύστημα παραγωγής είναι υπόγειο και περιλαμβάνει τρεις μονάδες ισχύος 300 MW με αναστρέψιμους υδροστρόβιλους. 53

75 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2: ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ ΤΗΣ ΛΕΚΑΝΗΣ ΑΠΟΡΡΟΗΣ ΤΟΥ ΠΟΤΑΜΟΥ ΝΕΣΤΟΥ Σχήμα 2.20: Ταμιευτήρας Θησαυρού. 54

76 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2: ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ ΤΗΣ ΛΕΚΑΝΗΣ ΑΠΟΡΡΟΗΣ ΤΟΥ ΠΟΤΑΜΟΥ ΝΕΣΤΟΥ Υδροηλεκτρικό Φράγμα Πλατανόβρυσης Το φράγμα της Πλατανόβρυσης βρίσκεται επί του ποταμού Νέστου, στο Νομό Δράμας και σε απόσταση 400 χιλιομέτρων περίπου από τον ΑΗΣ Πτολεμαΐδας. Είναι από τα υψηλότερα φράγματα της Ευρώπης (95 m), που είναι κατασκευασμένα με κυλινδρούμενο τεφροσκυρόδεμα και με τόσο υψηλό ποσοστό ιπτάμενης τέφρας στο μίγμα (500 kg τσιμέντο και 225 kg ιπτάμενη τέφρα για κάθε m 3 ). Ο συνολικός κύριος όγκος του, μαζί με τον τοίχο αντιστήριξης, είναι m 3. Η κατασκευή του ξεκίνησε τον Οκτώβριο του 1995 και περατώθηκε τον Μάρτιο του Διάρκεσε δηλαδή περίπου 18 μήνες, χρονικό διάστημα που θεωρείται εξαιρετικά σύντομο για την κατασκευή έργων του μεγέθους και της φύσης αυτής. Συνολικά χρησιμοποιήθηκαν περίπου τόνοι κατεργασμένης ιπτάμενης τέφρας, η οποία μεταφέρθηκε από τη μονάδα επεξεργασίας της τέφρας στην Πτολεμαΐδα. 55

77 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2: ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ ΤΗΣ ΛΕΚΑΝΗΣ ΑΠΟΡΡΟΗΣ ΤΟΥ ΠΟΤΑΜΟΥ ΝΕΣΤΟΥ Σχήμα 2.21: Ταμιευτήρας Πλατανόβρυσης. Συγκεντρωτικά τα κυριότερα κατασκευαστικά χαρακτηριστικά των δυο φραγμάτων παρατίθενται στον Πίνακα 2.7 ενώ στο Σχήμα 2.22 φαίνονται συγκεντρωτικά οι ανθρωπογενείς δραστηριότητες στη διακρατική λεκάνη του ποταμού Νέστου. 56

78 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2: ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ ΤΗΣ ΛΕΚΑΝΗΣ ΑΠΟΡΡΟΗΣ ΤΟΥ ΠΟΤΑΜΟΥ ΝΕΣΤΟΥ Πίνακας 2.7: Κατασκευαστικά χαρακτηριστικά των δυο φραγμάτων (πηγή: ΔΕΗ). Όνομα φράγματος Πλατανόβρυση Θησαυρός Έτος κατασκευής Νομός Δράμας Δράμας Τύπος φράγματος RCC ER Στεγανωτική διάταξη Θεμελίωση h R (γνεύσιοι, γρανίτες, γρανιτογνεύσιοι) ie (clay) R (γρανιτογνεύσιοι σχιστόλιθοι) Ύψος φράγματος (m) Μήκος φράγματος (m) Όγκος ταμιευτήρα (x 1000m 3 ) 57,000 (12,000) 705,000 (565,000) Παροχή υπερχειλιστή (m 3 /s) Τύπος υπερχειλιστή V V, μετωπικός Κύριος έργου ΔΕΗ ΔΕΗ 57

79 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2: ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ ΤΗΣ ΛΕΚΑΝΗΣ ΑΠΟΡΡΟΗΣ ΤΟΥ ΠΟΤΑΜΟΥ ΝΕΣΤΟΥ Σχήμα 2.22: Ανθρωπογενείς δραστηριότητες στη λεκάνη του Νέστου (Παπαδάς, 2010). 2.9 Οικονομικά στοιχεία Οικονομικές συνθήκες στο Βουλγαρικό τμήμα Η Βουλγαρία αντιμετώπισε μία μεταβατική περίοδο προς την ελεύθερη αγορά με κρατικές επιχειρήσεις να κλείνουν και με το φαινόμενο της παγκοσμιοποίησης να επηρεάζει άμεσα τις τοπικές κοινωνίες. Στις αρχές του 1990 η τοπική οικονομία του βουλγαρικού τμήματος της λεκάνης απορροής του Νέστου (Μεστά) χαρακτηριζόταν από λίγες κρατικές επιχειρήσεις ειδικευόμενες στα ηλεκτρονικά και στις χημικές βιομηχανίες, που απασχολούσαν μέχρι και εργαζομένους. Σήμερα εκτιμάται ότι ο αριθμός των εργαζομένων στην περιοχή του Μεστά είναι περίπου (Ruszczyk et al., 2001). 58

80 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2: ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ ΤΗΣ ΛΕΚΑΝΗΣ ΑΠΟΡΡΟΗΣ ΤΟΥ ΠΟΤΑΜΟΥ ΝΕΣΤΟΥ Ωστόσο, η διάρθρωση της απασχόλησης άλλαξε σημαντικά τα τελευταία χρόνια, εξαιτίας του γεγονότος ότι η Βουλγαρία εντάχθηκε στην Ευρωπαϊκή Ένωση (2007) Σημαντικό παράγοντα για την ανάκαμψη της οικονομίας ήταν η εισροή ξένων επενδύσεων και κυρίως από την Ελλάδα, λόγω της γεωγραφικής της θέσης και παλιότερες εμπορικές σχέσεις των δύο χωρών (Σχήμα 2.23). Οι σχέσεις των δύο χωρών παραμένουν στενές στον εμπορικό τομέα με την Ελλάδα να μεταφέρει στο έδαφος της Βουλγαρίας πολλές επιχειρήσεις λόγω των φτηνών εργατικών χεριών. Η δημιουργία της «Ευρω περιοχής Νέστος/Μέστα» (Euroregion Nestos/Mesta) μετά από ενέργειες των τοπικών αρχών και των εμπορικών επιμελητηρίων των δύο χωρών προσέφερε μία Ευρωπαϊκή ταυτότητα και συνετέλεσε στην από περιθωριοποίηση της περιοχής (Ruszczyk et al., 2001). Σχήμα 2.23: Ποσοστά ξένων επενδύσεων στην περιοχή του Μέστα το 1996 (Ruszczyk et al., 2001). Ο σημαντικότερος φυσικός πόρος της περιοχής θεωρείται το δάσος, το οποίο καταλαμβάνει το 64% της λεκάνης και αποτελεί τη βάση για την ανάπτυξη της 59

81 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2: ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ ΤΗΣ ΛΕΚΑΝΗΣ ΑΠΟΡΡΟΗΣ ΤΟΥ ΠΟΤΑΜΟΥ ΝΕΣΤΟΥ βιομηχανίας ξύλου. Η δασοκομία αποτελεί τον κύριο τομέα απασχόλησης στην περιοχή της λεκάνης του Μέστα με το 33,8% των εργαζόμενων να απασχολούνται στον συγκεκριμένο τομέα. Από την άλλη μεριά, η βιομηχανία εξακολουθεί να αποτελεί σημαντικό τομέα απασχόλησης, με το 28,7% του εργατικού δυναμικού να απασχολείται στον τομέα αυτό. Οι βιομηχανικές μονάδες εστιάζουν κυρίως στην εξόρυξη και εμπλουτισμό μεταλλευμάτων, στην κατασκευή εργαλειομηχανών, στην παραγωγή τροφίμων και ποτών, στην επεξεργασία καπνού καθώς επίσης και στην παραγωγή ειδών ένδυσης και κλωστοϋφαντουργίας Οικονομικές συνθήκες στο ελληνικό τμήμα Η κύρια οικονομική δραστηριότητα στο ελληνικό κομμάτι του Νέστου είναι η γεωργία, η οποία χαρακτηρίζει εξολοκλήρου το νότιο τμήμα της λεκάνης και ειδικότερα το δέλτα του ποταμού. Τα κυριότερα προϊόντα που παράγονται στην περιοχή του δέλτα είναι τα σιτηρά, το ρύζι, ο καπνός, τα ζαχαρότευτλα καθώς και σπαράγγια και ακτινίδια. Μεγάλο ποσοστό από τα συγκεκριμένα προϊόντα διοχετεύονται σε αγορές του εξωτερικού με τα σπαράγγια να αποτελούν χαρακτηριστικό παράδειγμα αφού προορίζονται εξολοκλήρου για τις αγορές της Κεντρικής Ευρώπης. Το Δέλτα του ποταμού Νέστου θεωρείται ως μια από τις πιο εύφορες και παραγωγικές γεωργικές περιοχές της Ελλάδας, με την κάλυψη των γεωργικών αναγκών σε νερό να πραγματοποιείται από ένα εκτεταμένο αρδευτικό δίκτυο, το οποίο καλύπτει μια έκταση της τάξης των εκταρίων. Στη δυτική πλευρά του ποταμού που βρίσκεται στο Ν. Καβάλας υπάρχουν 8 αρδευτικά δίκτυα τα οποία καλύπτουν έκταση ίση με εκτάρια. Στην ανατολική πλευρά του ποταμού, στο Ν. Ξάνθης, το αρδευτικό δίκτυο καλύπτει έκταση ίση με εκτάρια (Πίνακας 2.8). 60

82 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2: ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ ΤΗΣ ΛΕΚΑΝΗΣ ΑΠΟΡΡΟΗΣ ΤΟΥ ΠΟΤΑΜΟΥ ΝΕΣΤΟΥ Πίνακας 2.8: Αρδευτικά δίκτυα λεκάνης Νέστου (Σκουληκάρης, 2008). Όνομα Νομαρχία Έκταση (ha) Αρδευτικό δίκτυο Χρυσούπολης Καβάλας Αρδευτικό δίκτυο Ερατινού Πηγών Καβάλας Αρδευτικό δίκτυο Γέροντα N. Καρβάλης Καβάλας Αρδευτικό δίκτυο του δυτικού αρδευτικού καναλιού Καβάλας 370 Αρδευτικό δίκτυο Χρυσούπολης Καβάλας 990 Αρδευτικό δίκτυο Ερημονησίου Καρυών Καβάλας Αρδευτικό δίκτυο Χαιδευτού Καβάλας Αρδευτικό δίκτυο Θαλασσιάς Κρεμαστής Ξάνθης Σύνολο Εκτός από την γεωργία η βιομηχανία απασχολεί το 24% του εργατικού δυναμικού. Οι βιομηχανικές μονάδες που έχουν αναπτυχτεί στην περιοχή καλύπτουν μικρή έκταση και βρίσκονται κυρίως στο λιμάνι της Καβάλας και την πόλη της Ξάνθης. Είναι δυσάρεστο το γεγονός πως ο τουρισμός στο ελληνικό κομμάτι της λεκάνης απορροής του Νέστου δεν έχει αναπτυχθεί σχεδόν καθόλου. Υπάρχουν περιθώρια μεγαλύτερης ανάπτυξης με στόχο την ανάδειξη της μεγάλης φυσικής ομορφιάς της περιοχής και ιδιαίτερα του ορεινού μέρους της λεκάνης του Νέστου. 61

83 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2: ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ ΤΗΣ ΛΕΚΑΝΗΣ ΑΠΟΡΡΟΗΣ ΤΟΥ ΠΟΤΑΜΟΥ ΝΕΣΤΟΥ 2.10 Πληθυσμιακά στοιχεία Πληθυσμιακά στοιχεία στο βουλγαρικό τμήμα Ο συνολικός πληθυσμός της λεκάνης του Νέστου στο βουλγαρικό έδαφος είναι περίπου κάτοικοι κατανεμημένοι σε 93 οικισμούς και 8 Δήμους έχοντας μειωθεί κατά 3,58% από το 1989 και αποτελώντας το 1,6% του συνολικού πληθυσμού της Βουλγαρίας. Σχήμα 2.24: Κατανομή πληθυσμού στην λεκάνη Μέστα (TRANSCSAT project). Η μεγαλύτερη μείωση σημειώθηκε στους δήμους Belitsa ( 18,4%), στο Bansko ( 1,65%), Gotse Delchev ( 3,64%) και Yakoruda ( 2,55%). Στους υπόλοιπους δήμους παρατηρήθηκε αύξηση με πρώτο το δήμο του Satovcha 62

84 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2: ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ ΤΗΣ ΛΕΚΑΝΗΣ ΑΠΟΡΡΟΗΣ ΤΟΥ ΠΟΤΑΜΟΥ ΝΕΣΤΟΥ (+7,78%). Ο πληθυσμός χαρακτηρίζεται από σχετική ομοιογένεια (Ελευθεριάδου, 2006). Πίνακας 2.9: Πληθυσμός ανά Δήμο (Ελευθεριάδου, 2006). Δήμος Bansko Belitsa Gotse Delchev Gurmen Razlog Satovcha Hadjidimovo Yakoruda Σύνολο Πληθυσμιακά στοιχεία στο Ελληνικό τμήμα Ο συνολικός πληθυσμός της λεκάνης του Νέστου στο Ελληνικό έδαφος είναι περίπου κάτοικοι κατανεμημένοι σε 118 οικισμούς (μικρές πόλεις και χωριά. Η λεκάνη καλύπτεται από τρεις νομούς (Δράμας Καβάλας Ξάνθης) με το μεγαλύτερο κομμάτι να ανήκει στο νομό Δράμας (58%), ενώ οι περισσότεροι κάτοικοι βρίσκονται στο νομό Καβάλας (56%). Ο πιο πυκνοκατοικημένος Δήμος 63

85 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2: ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ ΤΗΣ ΛΕΚΑΝΗΣ ΑΠΟΡΡΟΗΣ ΤΟΥ ΠΟΤΑΜΟΥ ΝΕΣΤΟΥ βρίσκεται στην περιοχή του δέλτα του ποταμού και είναι ο δήμος Χρυσούπολης με την ομώνυμη πόλη να αποτελεί την μεγαλύτερη πόλη εντός της λεκάνης στο ελληνικό τμήμα. Σχήμα 2.25: Κατανομή πληθυσμού στην λεκάνη Νέστου (TRANSCSAT project). 64

86 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2: ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ ΤΗΣ ΛΕΚΑΝΗΣ ΑΠΟΡΡΟΗΣ ΤΟΥ ΠΟΤΑΜΟΥ ΝΕΣΤΟΥ Πίνακας 2.10: Δήμοι της λεκάνης Νέστου και έκταση τους τη χρονική περίοδο προσομοίωσης (Ελευθεριάδου, 2006). Δήμος Οικισμοί Έκταση (km 2 ) Νικηφόρου 1 32,48 Σιδηρόνερου 5 368,03 Κ.Νευροκοπίου 7 307,17 Παρανεστίου ,4 Ορεινού ,69 Χρυσούπολης ,66 Κεραμωτής 7 100,21 Τοπείρου ,02 Σταυρούπολης ,43 Σύνολο ,88 Ο πληθυσμός στο ελληνικό κομμάτι ακολουθεί μία μικρή ανοδική πορεία τα τελευταία είκοσι χρόνια με 6,45% αύξηση το διάστημα αυτό. Στην απογραφή του 2011 έφτανε τους κατοίκους. 65

87 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2: ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ ΤΗΣ ΛΕΚΑΝΗΣ ΑΠΟΡΡΟΗΣ ΤΟΥ ΠΟΤΑΜΟΥ ΝΕΣΤΟΥ Σχήμα 2.26: Πληθυσμός της λεκάνης Νέστου ( ) (ΕΣΥΕ). Πίνακας 2.11: Πληθυσμός ανά δήμο το 1991, 2001 και 2011 (ΕΣΥΕ). Δήμος Νικηφόρου Παρανεστίου Σιδηρόνερου Κ. Νευροκοπίου Ορεινού Χρυσούπολης Κεραμωτής Τοπείρου Σταυρούπολης Σύνολο

88 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2: ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ ΤΗΣ ΛΕΚΑΝΗΣ ΑΠΟΡΡΟΗΣ ΤΟΥ ΠΟΤΑΜΟΥ ΝΕΣΤΟΥ Στο Σχήμα 2.27 φαίνεται συγκεντρωτικά η πληθυσμιακή κατανομή σε όλη τη διακρατική λεκάνη του ποταμού Νέστου. Σχήμα 2.27: Κατανομή πληθυσμού λεκάνης Νέστου (Census 2001). 67

89 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2: ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ ΤΗΣ ΛΕΚΑΝΗΣ ΑΠΟΡΡΟΗΣ ΤΟΥ ΠΟΤΑΜΟΥ ΝΕΣΤΟΥ 2.11 Δημογραφικά στοιχεία Γενικά Η λεκάνη απορροής του ποταμού Νέστου στο ελληνικό τμήμα ανήκει διοικητικά σε τρεις νομούς της Ανατολικής Μακεδονίας και Θράκης (Δράμα, Καβάλα, Ξάνθη). Το ποσοστό κατοίκων της λεκάνης απορροής ανά επίπεδο εκπαίδευσης δίνεται στον Πίνακα. Το 53% των ανθρώπων έχουν ολοκληρώσει την πρωτοβάθμια εκπαίδευση, ενώ το ποσοστό των αγράμματων μειώθηκε σημαντικά. Πίνακας 2.12: Επίπεδο εκπαίδευσης των κατοίκων της λεκάνης απορροής του Νέστου (ΕΣΥΕ). Παράμετρος (%) Ανώτατη εκπαίδευση 3,7 8,6 17,4 Απόφοιτοι Λυκείου 10,5 23,1 28,6 Απόφοιτοι Γυμνασίου 8,2 10,2 6,9 Απόφοιτοι Δημοτικού 63, ,3 Αγράμματοι 13,7 5,1 4,8 Στο ελληνικό τμήμα της λεκάνης το μεγαλύτερο ποσοστό του πληθυσμού εμφανίζεται στις ηλικίες άνω των 64, ενώ παρατηρείται μια σχετική ομοιομορφία των ηλικιών όπως φαίνεται στο Σχήμα

90 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2: ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ ΤΗΣ ΛΕΚΑΝΗΣ ΑΠΟΡΡΟΗΣ ΤΟΥ ΠΟΤΑΜΟΥ ΝΕΣΤΟΥ Σχήμα 2.28: Διάρθρωση ηλικιών στη λεκάνη του Νέστου (ΕΣΥΕ). Ο πρωτογενής τομέας είναι ο κύριος τομέας απασχόλησης στην περιοχή (Σχήμα 2.30). Σχήμα 2.29: Απασχόληση ανά Δημοτικό Διαμέρισμα (ΕΣΥΕ). 69

91 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2: ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ ΤΗΣ ΛΕΚΑΝΗΣ ΑΠΟΡΡΟΗΣ ΤΟΥ ΠΟΤΑΜΟΥ ΝΕΣΤΟΥ Πρωτογενής τομέας Αλιεία Το Δέλτα του ποταμού παρουσιάζει ιδιαίτερο ενδιαφέρον για την ιχθυοπαραγωγή με το σύμπλεγμα υγροτόπων που περιέχει. Τα βασικά χαρακτηριστικά των λιμνοθαλασσών δίνονται στον Πίνακα Πίνακας 2.13: Χαρακτηριστικά λιμνοθαλασσών (Living Lakes Organization). Προέλευση Αριθμός λιμνών Παλιά κοίτη Νέστου 7 λίμνες, 11 λιμνάζοντα νερά, 7 λιμνοθάλασσες Μέγεθος λίμνες και λιμνάζοντα νερά: 23 km 2 Μέγιστο βάθος Λίμνες 3.5 m, λιμνοθάλασσες 1.8 m Υγρότοποι 120 km 2 Επίπεδο θάλασσας Αλατότητα m, λιμνοθάλασσες 0 m λίμνες και λιμνάζοντα νερά = γλυκό νερό λιμνοθάλασσες = μεταξύ υφάλμυρου και αλμυρού, ανάλογα με την εποχή και την τοποθεσία Δασοπονία Στην περιοχή μελέτης υπάρχουν πέντε δασικά συμπλέγματα: 1) Λειβαδακίου, με συνολική έκταση Δάσους 4838 ha, 2) Βώλακα Πύργων, με δασική έκταση 5389 ha, 3) Δυτικού Νέστου (έκταση ha), 4) Μυρσίνερου Λιβαδερού Αετού Ξηροπόταμου Καλλιφυτου Μοναστηρίου, με δασική έκταση 5212 ha, 5) Περίβλεπτου Πολύκαρπου, με δασική έκταση 8739ha. Το συνολικό ξυλαπόθεμα 70

92 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2: ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ ΤΗΣ ΛΕΚΑΝΗΣ ΑΠΟΡΡΟΗΣ ΤΟΥ ΠΟΤΑΜΟΥ ΝΕΣΤΟΥ των δασών αυτών είναι m 3 (ΔΕΗ, 1994). Παράλληλα μέρος του δάσους Κοτζά Ορμάν στο Δέλτα του ποταμού χρησιμοποιείται για λευκοκαλλιέργεια (Καμπράγκου, 2006) Κτηνοτροφία Η κτηνοτροφία στην περιοχή μελέτης σχετίζεται σε σημαντικό βαθμό με τη μορφολογία του εδάφους και τα είδη των εκτρεφόμενων ζώων. Στο Δέλτα του ποταμού υπάρχουν πεδινοί βοσκότοποι, οι οποίοι χαρακτηρίζονται πλούσιοι σε ποώδη βλάστηση και κυριαρχεί ο κλάδος της προβατοτροφίας. Το υπόλοιπο της λεκάνης του Νέστου περιλαμβάνει ημιορεινούς και ορεινούς βοσκότοπους, οι οποίοι χαρακτηρίζονται από αυτοφυή θαμνώδη βλάστηση και βοσκούνται από γιδοπρόβατα (Καμπράγκου, 2006). Σχήμα 2.30: Στοιχεία κτηνοτροφίας περιοχής μελέτης (2006) (Δ/νση Γεωργίας) 71

93 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2: ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ ΤΗΣ ΛΕΚΑΝΗΣ ΑΠΟΡΡΟΗΣ ΤΟΥ ΠΟΤΑΜΟΥ ΝΕΣΤΟΥ Γεωργία Η γεωργία είναι η κύρια οικονομική δραστηριότητα στη λεκάνη του Νέστου και κυρίως στο Δέλτα του ποταμού. Τα κύρια παραγόμενα προϊόντα στο βόρειο τμήμα της λεκάνης είναι: καπνός, σιτάρι, κριθάρι, καλαμπόκι. Στο νότιο τμήμα της λεκάνης οι κυριότερες καλλιέργειες είναι το καλαμπόκι και το βαμβάκι. Γενικά οι αροτραίες καλλιέργειες κυριαρχούν και στους τρεις νομούς, με τα' αμπέλια να απουσιάζουν τελείως από τα δημοτικά διαμερίσματα του Νομού Δράμας. Τα στοιχεία καλλιέργειας που συναντώνται στο Δέλτα του ποταμού παρουσιάζονται στον Πίνακα Η βασική καλλιέργεια είναι αυτή του αραβοσίτου και ακολουθούν το βαμβάκι, τα ρύζια και τα φασόλια. Πίνακας 2.14: Βασικές εαρινές καλλιέργειες του Δέλτα (Iron curtain, 2004). καλλιέργειες Θαλασσιάς καλλιέργειες Χρυσοχωρίου καλλιέργειες Χρυσούπολης αραβόσιτος 81,3 αραβόσιτος 47,0 αραβόσιτος 54,7 βαμβάκι 6,9 βαμβάκι 1,9 βαμβάκι 8,6 μηδική 2,5 μηδική 1,5 μηδική 1,6 πιπέρια 1,6 κηπευτικά 1,9 κηπευτικά 2,7 ντομάτα 2,1 ντομάτα 1,0 ντομάτα 0,9 τεύτλα 3,4 τεύτλα 4,5 τεύτλα 4,7 καπνός 1,3 φασόλια 20,2 φασόλια 3,6 σπαράγγια 0,5 σπαράγγια. 0,2 σπαράγγια 1,9 διάφορα 0,3 ρύζι 9,1 ρύζι 15,8 72

94 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2: ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ ΤΗΣ ΛΕΚΑΝΗΣ ΑΠΟΡΡΟΗΣ ΤΟΥ ΠΟΤΑΜΟΥ ΝΕΣΤΟΥ Δευτερογενής τομέας Οι εμπορικές δραστηριότητες όπως και οι βιομηχανίες είναι συγκεντρωμένες κυρίως στις πρωτεύουσες των νομών της περιοχής (Καβάλα, Ξάνθη, Δράμα) και σε μικρότερο βαθμό σε αγροτικά ημιαστικά κέντρα, όπως η Χρυσούπολη. Στους οικισμούς υπάρχουν μόνο μικρά καταστήματα καθημερινού εμπορίου (μπακάλικα), καθώς και επαγγελματικές εμπορικές δραστηριότητες (υδραυλικά, ηλεκτρολογικό υλικό) συνδεδεμένες με τις δραστηριότητες στην περιοχή. Οι ΒΙ.ΠΕ. στις πρωτεύουσες των νομών συγκεντρώνουν τις περισσότερες βιομηχανίες. Στην περιοχή μελέτης υπάρχουν κυρίως μεταποιητικές μονάδες προϊόντων του πρωτογενούς τομέα, όπως μονάδες τυποποίησης οπωροκηπευτικών, εργοστάσιο ζωοτροφών κτλ Τριτογενής τομέας Η λεκάνη του Νέστου με υψηλής ποιότητας φυσικό περιβάλλον, αλλά και σημαντικούς πολιτιστικούς πόρους, σημειώνει χαμηλό επίπεδο τουριστικής ανάπτυξης. Περιοχές που μπορούν να αξιοποιηθούν τουριστικά είναι: Τα στενά του Νέστου. Ήδη η περιοχή αξιοποιείται για αθλητικές δραστηριότητες, όπως κανό καγιάκ. Οι καταρράχτες του Λειβαδίτη. Ήδη η περιοχή αξιοποιείται με ορειβατικές διαδρομές. Τα δασικά συμπλέγματα στο βόρειο τμήμα της περιοχής και στο δέλτα του ποταμού. 73

95 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2: ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ ΤΗΣ ΛΕΚΑΝΗΣ ΑΠΟΡΡΟΗΣ ΤΟΥ ΠΟΤΑΜΟΥ ΝΕΣΤΟΥ Η περιοχή Φαλακρού Βώλακα με το χιονοδρομικό κέντρο στο όρος Φαλακρό βορειο δυτικά του Νέστου. Για την ανάδειξη των περιοχών αυτών απαιτείται η βελτίωση του κακού οδικού δικτύου και γενικότερα της πρόσβασης στους οικισμούς μέσα στη περιοχή μελέτης, καθώς και η δημιουργία υποδομών για τη διαμονή και διευκόλυνση των επισκεπτών Υδρολογικά και Κλιματικά στοιχεία Υδρολογικά στοιχεία Βουλγαρικού τμήματος Ο Μέστα θεωρείται από τους σημαντικότερους ποταμούς της Βουλγαρίας με μία από τις πιο αραιοκατοικημένες λεκάνες της χώρας. Η λεκάνη παρουσιάζει μεγάλες υψομετρικές διαβαθμίσεις οι οποίες επιδρούν στη φυσική απορροή. Στον Πίνακα 2.15 παρουσιάζεται η μέση ετήσια απορροή του Μέστα σε τρεις υδροηλεκτρικούς σταθμούς (Yakoruda, Momina Kula, Hadjidimovo) καθώς και στον τελευταίο σταθμό συνόρων για την περίοδο

96 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2: ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ ΤΗΣ ΛΕΚΑΝΗΣ ΑΠΟΡΡΟΗΣ ΤΟΥ ΠΟΤΑΜΟΥ ΝΕΣΤΟΥ Πίνακας 2.15: Μέσες ετήσιες φυσικές απορροές (Ελευθεριάδου, 2006). Σταθμός Yakoruda Momina Kula Hadjidimovo Σύνορα Απόσταση από , σύνορα (km) Μέση απορροή, (m 3 /s) 4,636 22,57 32,32 39,585 Ποσοστό συνολικής 11,71 57,02 81, απορροής (%) Έκταση υπολεκάνης (km 2 ) Υδρολογικά στοιχεία Ελληνικού τμήματος Η λεκάνη του ποταμού Νέστου, με βάση τις γεωλογικές, μορφολογικές και κλιματικές συνθήκες, διακρίνεται στις ακόλουθες περιοχές (ΙΓΜΕ, 1980): Στην περιοχή μεταξύ συνόρων και Πτελέας Δαφνώνα. Στην περιοχή αυτή οι γεωλογικοί σχηματισμοί που επικρατούν είναι οι γρανιτογνεύσιοι, οι οποίοι έχουν μικρό συντελεστή κατείσδυσης και μεγάλο συντελεστή απορροής. Στην περιοχή μεταξύ Πτελέας Δαφνώνα και Παραδείσου Ζαρκαδιάς Λευκαδίου. Το τμήμα αυτό δομείται κυρίως από μάρμαρα, τα οποία χαρακτηρίζονται από μεγάλο συντελεστή κατείσδυσης και σχεδόν μηδενική απορροή. 75

97 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2: ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ ΤΗΣ ΛΕΚΑΝΗΣ ΑΠΟΡΡΟΗΣ ΤΟΥ ΠΟΤΑΜΟΥ ΝΕΣΤΟΥ Στην περιοχή του Δέλτα του Νέστου. Η περιοχή χαρακτηρίζεται από ιζηματογενή πετρώματα, που εμφανίζουν σχεδόν μηδενική απορροή. Με βάση πραγματικές μετρήσεις απορροής που πραγματοποιήθηκαν στο πλαίσιο μελέτης της ΔΕΗ για τα έτη , καθώς και τα βροχομετρικά στοιχεία διαφόρων σταθμών που βρίσκονται στην περιοχή, προέκυψε ο Πίνακας 2.16 υδατικού ισοζυγίου για τη λεκάνη του Νέστου. Πίνακας 2.16: Υδρολογικό ισοζύγιο (ΔΕΗ, 1994). Μέση Εξατμισοδιαπνοή Απορροή Κατείσδυση Περιοχή βροχόπτωση (10 6 m 3 ) (10 6 m 3 ) (10 6 m 3 ) (10 6 m 3 ) Σύνορα έως Πτελέα Δαφνώνα Πτελέα Δαφνώνα έως Παράδεισο Ζαρκαδιά Λευκάδι Δέλτα Αμελητέα 40 Η ελληνο βουλγαρική συμφωνία του 1995 προβλέπει το 29% της φυσικής απορροής της Βουλγαρίας να εισέρχεται στην Ελλάδα. Σύμφωνα με τα στοιχεία της Βουλγαρίας για τη φυσική απορροή στα σύνορα μπορεί να εκτιμηθεί η εισερχόμενη ποσότητα στην Ελλάδα, όπως φαίνεται στο Σχήμα Η μέση ετήσια παροχή προς την Ελλάδα υπολογίζεται 20,2 εκ. m 3. Αν χρησιμοποιηθεί ως 76

98 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2: ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ ΤΗΣ ΛΕΚΑΝΗΣ ΑΠΟΡΡΟΗΣ ΤΟΥ ΠΟΤΑΜΟΥ ΝΕΣΤΟΥ βάση η φυσική απορροή που αναφέρεται στη συμφωνία, το ποσό αυτό ανέρχεται στα 43,5 εκ m 3. Σχήμα 2.31: Ετήσια φυσική απορροή στα σύνορα και εισερχόμενη ποσότητα στην Ελλάδα (Ελευθεριάδου, 2006) Η Δ.Ε.Η. πραγματοποίησε μετρήσεις σε τρεις σταθμούς (Θησαυρός, Πλατανόβρυση, Τέμενος) όπου θα προχωρούσε στην κατασκευή των φραγμάτων. Οι μετρηθείσες παροχές για την περίοδο φαίνονται στα Σχήματα 2.32 και

99 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2: ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ ΤΗΣ ΛΕΚΑΝΗΣ ΑΠΟΡΡΟΗΣ ΤΟΥ ΠΟΤΑΜΟΥ ΝΕΣΤΟΥ Σχήμα 2.32: Μέσες μηνιαίες περιοχές ( ) Σχήμα 2.33: Μέσος όρος μηνιαίων παροχών ( ) 78

100 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2: ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ ΤΗΣ ΛΕΚΑΝΗΣ ΑΠΟΡΡΟΗΣ ΤΟΥ ΠΟΤΑΜΟΥ ΝΕΣΤΟΥ Κλιματολογικές συνθήκες της υδρολογικής λεκάνης του Νέστου Ιδιαίτερα χαρακτηριστικό στη λεκάνη του ποταμού Μέστα/Νέστου είναι ότι το κλίμα στο άνω μέρος της λεκάνης, που βρίσκεται στη Βουλγαρία, διαφέρει από το κλίμα που επικρατεί στο τμήμα της λεκάνης που ανήκει στην Ελλάδα. Πιο συγκεκριμένα, το κλίμα στο βόρειο μέρος της λεκάνης χαρακτηρίζεται ως υπό αλπικό ή υπό μεσογειακό, ενώ στο νότιο μέρος της λεκάνης χαρακτηρίζεται ως μεσογειακό. Κατά συνέπεια, στα ορεινά τμήματα της λεκάνης η θερμοκρασία είναι αρκετά χαμηλή κατά τους χειμερινούς μήνες και κυμαίνεται σε μέτρια επίπεδα κατά τη διάρκεια του καλοκαιριού, ενώ τα πεδινά τμήματα της λεκάνης αντιμετωπίζουν ήπιους χειμώνες και αρκετά ζεστά καλοκαίρια Βροχόπτωση Η μέση ετήσια βροχόπτωση στο βουλγαρικό τμήμα της λεκάνης είναι περίπου 810 mm/έτος. Ο Αύγουστος και ο Σεπτέμβριος αποτελούν τους δύο ξηρότερους μήνες κατά τους οποίους η βροχόπτωση κυμαίνεται μεταξύ 25mm και 38mm. Όσον αφορά τους παραπόταμους του ποταμού Νέστου, που βρίσκονται στο βορειοδυτικό τμήμα της λεκάνης, η μεγάλη συνεισφορά τους σε νερό οφείλεται στο γεγονός ότι επηρεάζονται από το κλίμα των ορεινών όγκων Rila και Pirin, το οποίο χαρακτηρίζεται από μεγάλης διάρκειας και έντασης βροχοπτώσεις καθώς και παρατεταμένες περιόδους χιονοκάλυψης. Η μέση ετήσια βροχόπτωση στο ελληνικό τμήμα της λεκάνης είναι περίπου 790 mm/year. Επιπρόσθετα, ο αριθμός των βροχερών ημερών ανά έτος υπολογίζεται στις 86,3 με τον Νοέμβριο, Δεκέμβριο και Ιανουάριο να είναι οι μήνες με το μεγαλύτερο ύψος βροχής, ενώ η μέση ετήσια υγρασία κυμαίνεται από 70 79

101 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2: ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ ΤΗΣ ΛΕΚΑΝΗΣ ΑΠΟΡΡΟΗΣ ΤΟΥ ΠΟΤΑΜΟΥ ΝΕΣΤΟΥ έως 72%. Στα Σχήματα 2.34 και 2.35 παρουσιάζεται η μέση ετήσια βροχόπτωση και στα δύο μέρη της λεκάνης. Σχήμα 2.34: Μέση ετήσια βροχόπτωση στο ελληνικό τμήμα της λεκάνης βάσει στοιχείων από το 1980 έως το 2001 (Σκουληκάρης 2008). 80

102 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2: ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ ΤΗΣ ΛΕΚΑΝΗΣ ΑΠΟΡΡΟΗΣ ΤΟΥ ΠΟΤΑΜΟΥ ΝΕΣΤΟΥ Σχήμα 2.35: Μέση ετήσια βροχόπτωση στο βουλγαρικό τμήμα της λεκάνης βάσει στοιχείων από το 1979 έως το 1994 (Σκουληκάρης 2008) Θερμοκρασία Στη λεκάνη του Μέστα/Νέστου παρατηρούνται αρκετά μεγάλες θερμοκρασιακές διαφορές μεταξύ του βορειότερου και κυρίως ορεινού τμήματος της λεκάνης και του νοτιότερου τμήματος. Πιο συγκεκριμένα, η διαφορά στη θερμοκρασία μεταξύ της πόλης της Σόφιας και του ελληνικού τμήματος της λεκάνης είναι της τάξης των 5 C. Στο ελληνικό τμήμα της λεκάνης η μέση ετήσια θερμοκρασία είναι 15.4 C. Όπως και στην περίπτωση των βροχοπτώσεων, ο Νοέμβριος, Δεκέμβριος και Ιανουάριος είναι οι ψυχρότεροι μήνες κατά τους 81

103 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2: ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ ΤΗΣ ΛΕΚΑΝΗΣ ΑΠΟΡΡΟΗΣ ΤΟΥ ΠΟΤΑΜΟΥ ΝΕΣΤΟΥ οποίους επικρατούν κατά μέσο όρο 11 μέρες παγωνιάς, ενώ ο ζεστότερος μήνας είναι ο Ιούλιος. Οι ελάχιστες θερμοκρασίες στην ατμόσφαιρα καταγράφονται τον Ιανουάριο ( o C) ενώ οι μέγιστες θερμοκρασίες καταγράφονται τον Ιούλιο ( o C). Επιπρόσθετα, σύμφωνα με τα διαθέσιμα στοιχεία για τη λεκάνη του Νέστου, παρατηρείται επίσης μια θερμοκρασιακή διαφορά της τάξης των 5 o C μεταξύ των ορεινών περιοχών και των περιοχών που βρίσκονται στο Δέλτα. Πίνακας 2.17: Μέσος όρος της μέσης, μέγιστης και ελάχιστης θερμοκρασίας σε δώδεκα σταθμούς στο ελληνικό τμήμα της λεκάνης (Σκουληκάρης 2008). Σταθμός Μέση μηνιαία Μέση μέγιστη Μέση Υψόμετρο θερμοκρασία θερμοκρασία ελάχιστη (m) ( ο C) ( ο C) θερμοκρασία ( ο C) Μεσοχώρι Σιδηρά νερό Λειβαδίτης Μάγγανα Χρυσούπολη Πρασινάδα Ωραίο Γέρακας Γενισέα Προσοτσάνη Κάτω Νευροκόπι Λευκόγεια

104 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2: ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ ΤΗΣ ΛΕΚΑΝΗΣ ΑΠΟΡΡΟΗΣ ΤΟΥ ΠΟΤΑΜΟΥ ΝΕΣΤΟΥ Το κλίμα της περιοχής κατατάσσεται κατά Koppen στην κατηγορία Csa, δηλαδή Μεσογειακό με θερμό θέρος (συνήθως ενδοχώρας). Στα μεγαλύτερα πάντως υψόμετρα και ανάλογα με τις μικροκλιματικές συνθήκες που επικρατούν, το κλίμα γίνεται μεταβατικό προς ηπειρωτικό (Σκουληκάρης 2008) Επιφανειακά νερά Ο ποταμός Νέστος αποτελεί το κεντρικό στοιχείο του υδρογραφικού δικτύου της περιοχής, με ένα πλήθος παραποτάμων να εμπλουτίζουν το υδατικό δυναμικό του (Πίνακας 2.18). Σύμφωνα με στοιχεία του Υπουργείου Βιομηχανίας, Ενέργειας και Τεχνολογίας, στη λεκάνη απορροής του Νέστου είναι εγκατεστημένοι 18 υδρομετρικοί σταθμοί, με έναρξη λειτουργίας από το 1951 (Γέφυρα Τοξοτών). Ωστόσο, η εμπλοκή πολλών φορέων (Υπουργείο Γεωργίας, Υπουργείο Δημόσιων Έργων, ΔΕΗ) στη διαχείριση του δικτύου παρακολούθησης των υδάτων του Νέστου αποτέλεσε εμπόδιο στη δημιουργία μιας ολοκληρωμένης και εύχρηστης βάσης δεδομένων. 83

105 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2: ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ ΤΗΣ ΛΕΚΑΝΗΣ ΑΠΟΡΡΟΗΣ ΤΟΥ ΠΟΤΑΜΟΥ ΝΕΣΤΟΥ Πίνακας 2.18: Οι σημαντικότεροι παραπόταμοι του Νέστου με τη λεκάνη απορροής τους (ΔΕΗ, 1994). Παραπόταμος Εμβαδό Παραπόταμος Εμβαδό λεκάνης (km 2 ) λεκάνης (km 2 ) Δεσπάτης 118,9 Μαυρόρεμα 11,4 Ξεριάς 14,1 Αγ.Γεωργίου 10,7 Ψυχρόρεμα 28,4 Καστανιτούρεμα 60,9 Μουσδάρεμα 203 Διαχαλόρεμα 28,5 Καμπερογλούρεμα 11,9 Ρέμα 45,7 Διαβολόρεμα 356,4 Μεγαλόρεμα 10,8 Αρκουδόρεμα 283,3 Μαυροματίρεμα 46,8 Δροσόρεμα 11,2 Λεύκες ρέμα 9,5 Μελισσόρεμα 7,4 Μυλόρεμα 93,1 Στην παρούσα φάση η συντήρηση μεγάλου αριθμού των σταθμών έχει εγκαταλειφθεί και επομένως η λειτουργία πολλών εξ αυτών έχει σταματήσει. Ενδεικτικά, στους Πίνακες 2.19 και 2.20 παρουσιάζονται οι μέσες μηνιαίες παροχές του Νέστου για την περίοδο όπως υπολογίστηκαν από μετρήσεις τις ΔΕΗ στις θέσεις του Θησαυρού και του Τεμένους αλλά και οι μέσες, μέγιστες κι ελάχιστες μηνιαίες παροχές για την περίοδο σύμφωνα με στοιχεία του Υπουργείου Γεωργίας. 84

106 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2: ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ ΤΗΣ ΛΕΚΑΝΗΣ ΑΠΟΡΡΟΗΣ ΤΟΥ ΠΟΤΑΜΟΥ ΝΕΣΤΟΥ Οι διαθέσιμες μετρήσεις του Υπουργείου Γεωργίας αναφέρονται σε τέσσερις θέσεις δειγματοληψίας, το Δέλτα του Ποταμού (1), τη Γέφυρα Παπάδων (2), τους Τοξότες (3) και το Άκρο του Αρδευτικού Δικτύου Ερημονησίου Καρύων (4). Πίνακας 2.19: Μέσες μηνιαίες παροχές Νέστου για την περίοδο σε m 3 /s (ΔΕΗ, 1994). Οκτ. Νοε. Δεκ. Ιαν. Φεβ. Μαρ. Απρ. Μαϊ. Ιουν. Ιουλ. Αυγ. Σεπ. Έτος Θησαυρός 19,9 29,6 47,2 47,4 53,7 57,5 67,8 68,4 49,3 21,9 12,7 13,2 488,6 Τέμενος 21,2 32,9 54,8 54,7 62, ,7 73,3 52,4 23,7 13,5 13,8 543,9 Πίνακας 2.20: Μέσος όρος παροχών για τα έτη (Υπουργείο Γεωργίας, 2000). Μετρηθείσες παροχές Σημεία Δειγματοληψίας (m 3 /s) Μέση παροχή 20,8 29,6 21,8 11,2 Μέγιστη παροχή 96,8 187,7 78,7 29,8 Ελάχιστη παροχή 0,6 0,8 0,3 1,8 Η μέση ετήσια παροχή στις εκβολές του Νέστου υπολογίζεται σε 58 m 3 /s, η μέση ετήσια απορροή σε 1819*10 6 m 3, το ύψος απορροής σε 374 mm και η ειδική παροχή σε 12 l/s/km (ΔΕΗ, 1994). 85

107 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3: ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ ΤΗΣ ΠΕΡΙΟΧΗΣ ΕΦΑΡΜΟΓΗΣ ΚΑΤΑΝΤΗ ΤΗΣ ΠΛΑΤΑΝΟΒΡΥΣΗΣ 3. Χαρακτηριστικά περιοχής εφαρμογής κατάντη του φράγματος της Πλατανόβρυσης 3.1 Γενικά Η περιοχή μελέτης εφαρμογής περιλαμβάνει τη λεκάνη απορροής του Νέστου, στο ελληνικό τμήμα, από το φράγμα της Πλατανόβρυσης, το οποίο βρίσκεται περίπου στη μέση του ρου του ποταμού εντός της ελληνικής επικράτειας, μέχρι τους Τοξότες, πριν την εκβολή του ποταμού στο Θρακικό Πέλαγος (Σχήμα 3.1). Η έκταση της λεκάνης είναι 884 km 2. Η απορροή και το στερεοφορτίο που θα δούμε αναλυτικά στη συνέχεια υπολογίσθηκαν στη θέση Τοξότες, στην έξοδο της περιοχής μελέτης. Σχήμα 3.1: Περιοχή μελέτης εφαρμογής. 86

108 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3: ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ ΤΗΣ ΠΕΡΙΟΧΗΣ ΕΦΑΡΜΟΓΗΣ ΚΑΤΑΝΤΗ ΤΗΣ ΠΛΑΤΑΝΟΒΡΥΣΗΣ 3.2 Μορφολογική ανάλυση περιοχής μελέτης Ανάγλυφο Οι πεδινές περιοχές καταλαμβάνουν κυρίως τις παραποτάμιες περιοχές σε όλο το μήκος της κοίτης του ποταμού. Οι λοφώδεις περιοχές ξεκινούν στο νότιο τμήμα της λεκάνης, ακολουθούν σχεδόν περιμετρικά τις πεδινές περιοχές και περιβάλλονται από αυτές που χαρακτηρίζονται ως ημιορεινές. Οι τελευταίες, περικλείονται από περιοχές που χαρακτηρίζονται ορεινές. Γενικά, παρατηρείται μια ομοιομορφία στην κατανομή των υψομέτρων εντός των ορίων της λεκάνης που ακολουθεί, όπως είναι φυσικό, την κύρια κοίτη του Νέστου (ΔΕΗ, 1994). Τα μεγαλύτερα υψόμετρα εμφανίζονται σε περιοχές στο βόρειο τμήμα της λεκάνης στα όρη Κουσλάρ στα Ελληνοβουλγαρικά σύνορα. Το μεγαλύτερο υψόμετρο παρατηρείται στην κορυφή Διχάλα με υψόμετρο 1745 m. Στον Πίνακα 3.1 αλλά και στο Σχήμα 3.2 βλέπουμε την ταξινόμηση του ανάγλυφου κατάντη του υδροηλεκτρικού φράγματος της Πλατανόβρυσης. Πίνακας 3.1: Υψόμετρα περιοχής μελέτης. Απόλυτο υψόμετρο Χαρακτηρισμός περιοχής Έκταση % <150m Πεδινή 41, m Λοφώδης 29, m Ημιορεινή 14,39 >900m Ορεινή 15,28 87

109 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3: ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ ΤΗΣ ΠΕΡΙΟΧΗΣ ΕΦΑΡΜΟΓΗΣ ΚΑΤΑΝΤΗ ΤΗΣ ΠΛΑΤΑΝΟΒΡΥΣΗΣ Σχήμα 3.2: Χάρτης ανάγλυφου περιοχής μελέτης (Παπαδάς, 2010). 88

110 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3: ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ ΤΗΣ ΠΕΡΙΟΧΗΣ ΕΦΑΡΜΟΓΗΣ ΚΑΤΑΝΤΗ ΤΗΣ ΠΛΑΤΑΝΟΒΡΥΣΗΣ Κλίση ανάγλυφου Μια σημαντική παράμετρος, για την περαιτέρω ανάλυση του ανάγλυφου μιας περιοχής, αποτελεί η κλίση του ανάγλυφου. Η κλίση του ανάγλυφου είναι μια παράμετρος σύμφωνα με την οποία μπορούν να εξαχθούν συμπεράσματα για τον βαθμό διάβρωσης που συντελείται στην συγκεκριμένη περιοχή. Για την ταξινόμηση των κλίσεων της λεκάνης του Νέστου χρησιμοποιήθηκε το σύστημα ταξινόμησης της Διεθνούς Γεωγραφικής Εταιρείας (I.G.U.) (Demek, 1972), σύμφωνα με το οποίο οι κλίσεις του ανάγλυφου χωρίστηκαν σε έξι ομάδες, οι οποίες χαρακτηρίζουν διαφορετικές επιφάνειες, καθώς και διαφορετικό βαθμό διάβρωσής τους (Demek 1972, Παράσχου 2005). Κλίσεις με τιμές από 0 ο έως 2 ο αντιπροσωπεύουν ένα ανάγλυφο επίπεδο έως ελαφρά κεκλιμένο και έναρξη διάβρωσης τύπου καλύμματος. Το εύρος των κλίσεων αυτό προσφέρει τις καλύτερες συνθήκες για την καλλιέργεια εκτάσεων καθώς και τη δημιουργία οποιοδήποτε τύπου ανθρώπινης κατασκευής, όπως δρόμοι, κτίρια. Κλίσεις με τιμές από 2 ο έως 5 ο, δείχνουν ένα ελαφρά κεκλιμένο ανάγλυφο που ευνοεί την επιφανειακή αλλά και την έναρξη αυλακωτής διάβρωσης. Στις περιοχές που εμφανίζουν τέτοιες τιμές κλίσεων ευνοείται και πάλι η κατασκευή οικοδομημάτων ενώ η καλλιέργειά τους πρέπει να γίνεται κάθετα στην κλίση που εμφανίζουν. Κλίσεις με τιμές από 5 ο έως 15 ο δείχνουν ένα ισχυρά κεκλιμένο ανάγλυφο, όπου λαμβάνουν χώρα κινήσεις μαζών, ισχυρή επιφανειακή και αυλακωτή διάβρωση. Ο κλίσεις αυτής της τάξεως δεν προσφέρονται για κατασκευή υποδομών ούτε για καλλιέργεια των εδαφών. 89

111 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3: ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ ΤΗΣ ΠΕΡΙΟΧΗΣ ΕΦΑΡΜΟΓΗΣ ΚΑΤΑΝΤΗ ΤΗΣ ΠΛΑΤΑΝΟΒΡΥΣΗΣ Κλίσεις με τιμές από 15 ο έως 35 ο αντιπροσωπεύουν ένα απότομο έως εξαιρετικά απότομο ανάγλυφο, όπου παρατηρούνται έντονες διεργασίες απογύμνωσης, ερπυσμοί εδαφών, λασποροές καθώς επίσης έντονη επιφανειακή και αυλακωτή διάβρωση. Στις κλίσεις αυτές παρατηρούνται ελάχιστες ανθρώπινες κατασκευές. Κλίσεις με τιμές από 35 ο έως 55 ο, δείχνουν ένα απότομο ανάγλυφο όπου εμφανίζεται ένα λεπτό ασυνεχές στρώμα εδάφους και έντονη απογύμνωση του μητρικού πετρώματος. Κλίσεις με τιμές μεγαλύτερες από 55 ο, φανερώνουν ένα κάθετο ανάγλυφο, απουσία εδάφους, απογύμνωση πετρωμάτων καθώς και κατάρρευση βράχων. Πίνακας 3.2: Ταξινόμηση κλίσεων. Κλίση Ποσοστό % 0 ο 2 ο 35,05 2 ο 5 ο ο 15 ο 8,82 15 ο 35 ο 33,68 35 ο 55 ο 3,22 >55 ο 0,15 90

112 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3: ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ ΤΗΣ ΠΕΡΙΟΧΗΣ ΕΦΑΡΜΟΓΗΣ ΚΑΤΑΝΤΗ ΤΗΣ ΠΛΑΤΑΝΟΒΡΥΣΗΣ Στο νότιο τμήμα της λεκάνης και στις παραποτάμιες περιοχές επικρατούν κλίσεις ανάγλυφου από 0 ο έως 2 ο. Στο βόρειο τμήμα της λεκάνης επικρατούν κλίσεις ανάγλυφου από 15 ο έως 35 ο. Οι περιοχές αυτές βρίσκονται σε μεγαλύτερα υψόμετρα εκατέρωθεν του ποταμού και σε αυτές παρατηρούνται έντονες διεργασίες απογύμνωσης και ταυτόχρονα έντονη αυλακωτή και επιφανειακή διάβρωση. Στο Σχήμα 3.3 βλέπουμε την ταξινόμηση των κλίσεων κατάντη του υδροηλεκτρικού φράγματος της Πλατανόβρυσης. Σχήμα 3.3: Κλίσεις ανάγλυφου περιοχής μελέτης (Παπαδάς, 2010). 91

113 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3: ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ ΤΗΣ ΠΕΡΙΟΧΗΣ ΕΦΑΡΜΟΓΗΣ ΚΑΤΑΝΤΗ ΤΗΣ ΠΛΑΤΑΝΟΒΡΥΣΗΣ 3.3 Εδαφικά στοιχεία Οι πληροφορίες που αφορούν την κατανομή των διάφορων τύπων εδαφών στην περιοχή μελέτης αποκτήθηκαν από εδαφολογικούς χάρτες του ΙΓΜΕ. Πιο συγκεκριμένα στην περιοχή παρατηρούνται τέσσερις κύριοι τύποι εδαφολογικών ενώσεων: 1) Regosol, 2) Leptosol, 3) Luvisol, 4) Cambisol. Τα εδαφικά δείγματα από την περιοχή μελέτης, των οποίων η σύσταση είχε προκύψει από εργαστηριακές αναλύσεις της Υ.Ε.Β., κατηγοριοποιήθηκαν ανά εδαφικό τύπο. Για κάθε εδαφικό τύπο, υπολογίστηκε η μέση σύσταση όπως αναφέρεται στον Πίνακα 3.3. Πίνακας 3.3: Μέση σύσταση των διαφόρων τύπων εδαφών. Τύπος εδάφους Ποσοστό Άμμου % Ποσοστό Αργίλου % Ποσοστό ιλύος % Αμμοαργιλώδης Πηλός Ιλυώδης Πηλός Πηλώδης Άμμος Ιλυοαργιλώδης Πηλός

114 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3: ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ ΤΗΣ ΠΕΡΙΟΧΗΣ ΕΦΑΡΜΟΓΗΣ ΚΑΤΑΝΤΗ ΤΗΣ ΠΛΑΤΑΝΟΒΡΥΣΗΣ Στο Σχήμα 3.4 φαίνεται ο ψηφιοποιημένος εδαφικός χάρτης των τεσσάρων τύπων εδαφών που συναντάμε στην περιοχή μελέτης Σχήμα 3.4: Εδαφικό υπόβαθρο περιοχής μελέτης. 3.4 Χρήσεις γης Τα δεδομένα χρήσεων γης αποκτήθηκαν από την Ευρωπαϊκή Υπηρεσία Περιβάλλοντος (European Environmental Agency). Πρόκειται για ένα αρχείο 93

115 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3: ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ ΤΗΣ ΠΕΡΙΟΧΗΣ ΕΦΑΡΜΟΓΗΣ ΚΑΤΑΝΤΗ ΤΗΣ ΠΛΑΤΑΝΟΒΡΥΣΗΣ πλεγματικής μορφής (raster), με διαθέσιμη γεωαναφορά για χρήση σε λογισμικό GIS. Η κατανομή των χρήσεων γης στην περιοχή της λεκάνης απεικονίζεται στο Σχήμα 3.5. Σχήμα 3.5: Χρήσεις γης περιοχής μελέτης. 3.5 Υδρογραφικό δίκτυο Το υδρογραφικό δίκτυο του Νέστου ποταμού στο κάταντες του φράγματος της Πλατανόβρυσης τμήμα (Σχήμα 3.6), αποτελείται από αυτόνομες μονάδες που αποστραγγίζουν τμήματα της επιφάνειας καταλήγοντας στην κύρια κοίτη του 94

116 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3: ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ ΤΗΣ ΠΕΡΙΟΧΗΣ ΕΦΑΡΜΟΓΗΣ ΚΑΤΑΝΤΗ ΤΗΣ ΠΛΑΤΑΝΟΒΡΥΣΗΣ ποταμού Νέστου. Η ανάπτυξη του υδρογραφικού δικτύου είναι ανομοιόμορφη. Οι λεκάνες που αποστραγγίζουν το βόρειο τμήμα είναι πιο ανεπτυγμένες με πυκνότερο υδρογραφικό δίκτυο σε σύγκριση με τις λεκάνες του νότιου τμήματος στα στενά του Νέστου. Η διαφοροποίηση αυτή στην ανάπτυξη του υδρογραφικού δικτύου βόρεια και νότια οφείλεται στην διαφοροποίηση του γεωλογικού υποβάθρου στην περιοχή. Το βόρειο τμήμα αποτελείται κυρίως από γρανίτες, γνεύσιους, σχιστόλιθους και αμφιβολίτες, της ενότητας Σιδηρόνερου, σε αντίθεση με το νότιο τμήμα, το οποίο αποτελείται κυρίως από μάρμαρα, της ενότητας Παγγαίου, τα οποία έχουν μεγάλο συντελεστή κατείσδυσης. Το υδρογραφικό δίκτυο είναι δενδριτικής μορφής ενώ τα ρέματα συγκλίνουν στην κοίτη του ποταμού Νέστου (Παπαδάς, 2010). 95

117 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3: ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ ΤΗΣ ΠΕΡΙΟΧΗΣ ΕΦΑΡΜΟΓΗΣ ΚΑΤΑΝΤΗ ΤΗΣ ΠΛΑΤΑΝΟΒΡΥΣΗΣ Σχήμα 3.6: Χάρτης του υδρογραφικού δικτύου του ποταμού Νέστου κατάντη του φράγματος της Πλατανόβρυσης έως τους Τοξότες Ξάνθης (Παπαδάς, 2010). 3.6 Κλιματικά στοιχεία Για τα δεδομένα βροχόπτωσης και τα κλιματικά δεδομένα χρησιμοποιήθηκαν οι μετρήσεις από τους δύο μετεωρολογικούς σταθμούς εντός της περιοχής μελέτης, που απεικονίζονται στο Σχήμα 3.7. Τα δεδομένα περιλαμβάνουν 96

118 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3: ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ ΤΗΣ ΠΕΡΙΟΧΗΣ ΕΦΑΡΜΟΓΗΣ ΚΑΤΑΝΤΗ ΤΗΣ ΠΛΑΤΑΝΟΒΡΥΣΗΣ μετρήσεις βροχόπτωσης, μέγιστης και ελάχιστης ημερήσιας θερμοκρασίας, σημείο δρόσου, ηλιακή ακτινοβολία, καθώς και ταχύτητα και διεύθυνση ανέμου. Σχήμα 3.7: Μετεωρολογικοί σταθμοί Πρασινάδας και Μεσοχωρίου. 97

119 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4: ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΙΚΑ ΕΡΓΑΛΕΙΑ 4. Υπολογιστικά Εργαλεία 4.1 Εισαγωγή Στην παρούσα εργασία χρησιμοποιήθηκε ένα σύνολο μοντέλων και λογισμικού από τα οποία το καθένα είναι σχεδιασμένο να ανταποκριθεί σε διαφορετικό τμήμα της. Τα προγράμματα GIS που χρησιμοποιήθηκαν είναι της ESRI και είναι το Arc View 3.2 και το ArcGIS 9.3. Η εκτίμηση των τιμών βροχόπτωσης έγινε με τη χρήση του GlimClim. Πρόκειται για ένα γενικευμένο γραμμικό μοντέλο, το οποίο αναπτύχθηκε από το Imperial College London (Yang et al., 2005). Για την εκτίμηση των παραμέτρων του κλίματος της περιοχής μελέτης χρησιμοποιήθηκε το ClimGen το οποίο έχει αναπτυχθεί από το Washington State University. Η στατιστική επεξεργασία των περισσότερων αρχείων αποτελεσμάτων έγινε σε περιβάλλον MS Excel Οι μετατροπές συντεταγμένων έγιναν με το COORD GR., το οποίο διατίθεται δωρεάν μέσω της ιστοσελίδας Οι εδαφικές παράμετροι (σημείο μάρανσης, υδατοχωρητικότητα, υδραυλική αγωγιμότητα κ.ά.) εκτιμήθηκαν μέσω του module «Soil Water Characteristics» του μοντέλου SPAW Hydrology. Το παραπάνω έχει αναπτυχθεί από το Αμερικανικό Υπουργείο Γεωργίας (USDA). Το βασικό μοντέλο που χρησιμοποιήθηκε για τη μοντελοποίηση της στερεομεταφοράς ήταν το AnnAGNPS. Το συγκεκριμένο μοντέλο αποτελείται από δύο τμήματα, το GIS Interface και τον Input Editor. Το μοντέλο προσομοιώνει τη συμπεριφορά μιας υδρολογικής λεκάνης συνεχώς μέσα σε ένα έτος ή και για μεγαλύτερο χρονικό διάστημα (Ιορδανίδης, 2010). Αποτελεί εξέλιξη του αρχικού μοντέλου AGNPS το οποίο προσομοίωνε μόνο μεμονωμένα συμβάντα σε μία λεκάνη. Για λόγους συντομίας θα αναφέρεται επίσης ως AGNPS. Έχει αναπτυχθεί και αυτό από το Αμερικανικό Υπουργείο Γεωργίας (U.S.D.A.). Η χρήση των 98

120 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4: ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΙΚΑ ΕΡΓΑΛΕΙΑ Γεωγραφικών Συστημάτων Πληροφοριών (GIS) και του AGNPS επέτρεψε την ολοκληρωμένη απεικόνιση πληροφοριών, διαφορετικού είδους και προέλευσης, ως ένα ενιαίο σύνολο. Το μοντέλο AGNPS (Agricultural Non Point Source model) απαιτεί ένα μεγάλο πλήθος παραμέτρων σε ολόκληρη την έκταση της περιοχής μελέτης. Οι πληροφορίες που βρίσκονται αποθηκευμένες στα διανυσματικά αρχεία (shapefiles) και απεικονίζουν την περιοχή μελέτης, είναι δυνατό να μεταφερθούν στο αρχείο παραμέτρων του AGNPS, με τη χρήση του GIS Interface. Το λογισμικό GlimClim χρησιμοποιήθηκε για την εκτίμηση της βροχόπτωσης στην περιοχή μελέτης. Το GlimClim ενσωματώνει τη θεωρία των Γενικευμένων Γραμμικών Μοντέλων κι έχει χρησιμοποιηθεί με πολύ αξιόπιστα αποτελέσματα (Yang et al., 2005, Segond, 2006) για την εκτίμηση βροχόπτωσης σε περιοχές έκτασης μέχρι 100 km 2. Η αξιοπιστία του έχει αποδειχθεί και για τις συνθήκες που επικρατούν στην Ελλάδα, από την άποψη του κλίματος (Ιορδανίδης και Αναγνωστόπουλος, 2009). Το μοντέλο εκτίμησης στερεοαπορροής AGNPS απαιτεί την χρήση στοιχείων που περιγράφουν το κλίμα της περιοχής μελέτης σε ημερήσιο βήμα. Τα στοιχεία αυτά αφορούν μέγιστη και ελάχιστη θερμοκρασία, σημείο δρόσου, βροχόπτωση, ηλιοφάνεια, ταχύτητα και διεύθυνση ανέμου. Η εκτίμηση των τιμών αυτών των παραμέτρων έγινε με τη χρήση του λογισμικού εκτίμησης κλίματος ClimGen του Πανεπιστημίου της Washington. Η έκφραση όλων των συντεταγμένων από διαφορετικές πηγές σε ένα ενιαίο σύστημα, για την σωστή χωρική ανάλυση και εκτίμηση της στερεοαπορροής στην περιοχή μελέτης έγινε με τη χρήση του λογισμικού COORD, το οποίο μετατρέπει συντεταγμένες από και προς όλα τα ελληνικά γεωδαιτικά συστήματα. Έτσι έγινε η μετατροπή όλων των συντεταγμένων σε σύστημα ΕΓΣΑ '87 για χρήση γεωαναφοράς στα GIS. 99

121 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4: ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΙΚΑ ΕΡΓΑΛΕΙΑ Το AGNPS απαιτεί και στοιχεία σύνθεσης του εδάφους της περιοχής μελέτης, για την προσομοίωση των διαδικασιών της απορροής και της στερεομεταφοράς. Εκτός από την σύνθεση του εδάφους (ποσοστά αργίλου, άμμου και ιλύος), για την εκτίμηση των τιμών της υδραυλικής αγωγιμότητας, του σημείου κορεσμού και του σημείου μάρανσης του εδάφους, έγινε χρήση του λογισμικού SPAW Hydrology και συγκεκριμένα του υποπρογράμματος Soil Water Characteristics. Η έλλειψη πειραματικών δεδομένων για τις τελευταίες τρεις παραμέτρους οδήγησε στη χρήση του συγκεκριμένου λογισμικού, το οποίο έχει αναπτυχθεί από το Αμερικανικό Υπουργείο Γεωργίας (U.S.D.A.) Το AGNPS είναι το βασικό εργαλείο προσομοίωσης για την παρούσα εργασία. Πρόκειται για ένα μοντέλο κατανεμημένων παραμέτρων, βασισμένο σε φυσικές διεργασίες με ημερήσιο βήμα λειτουργίας, που προσομοιώνει την απορροή, τη στερεομεταφορά, καθώς και την απορροή θρεπτικών από λιπάσματα και εντομοκτόνα τα οποία καταλήγουν στην έξοδο της λεκάνης μελέτης μέσα από το υδρογραφικό της δίκτυο (Binger and Theurer, 2001). Το μοντέλο έχει εφαρμοστεί με επιτυχία σε πολλές περιπτώσεις ανά τον κόσμο καθώς επιτρέπει την μελέτη διαφορετικών σεναρίων για τη διερεύνηση της επίδρασης της παραμέτρου που ενδιαφέρει σε κάθε περίπτωση (Ιορδανίδης, 2010). Η στατιστική επεξεργασία των αποτελεσμάτων και η εξαγωγή συγκεκριμένων τιμών από μεγαλύτερες ομάδες δεδομένων έγινε με τη χρήση του προγράμματος MS Excel της Microsoft. 100

122 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4: ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΙΚΑ ΕΡΓΑΛΕΙΑ 4.2 Γεωγραφικά Συστήματα Πληροφοριών Γενικά Τις τελευταίες δεκαετίες η εξέλιξη της τεχνολογίας ήταν ραγδαία. Βρισκόμαστε στην μεταβιομηχανική εποχή της πληροφορίας. Η πληροφορία μεταβάλλεται σε κύριο προϊόν. Οι καθημερινές δραστηριότητες του ανθρώπου, από τις πιο απλές μέχρι τις πλέον σύνθετες, είναι τις περισσότερες φορές συνυφασμένες με την έννοια του χώρου. Σχεδόν όλες οι αποφάσεις που λαμβάνονται σε κυβερνητικό ή επιστημονικό επίπεδο επηρεάζονται, περιορίζονται ή ακόμη και υπαγορεύονται από κάποιο γεωγραφικό χαρακτηριστικό. Οι αποφάσεις λαμβάνονται μετά από εκτίμηση διαφόρων δεδομένων που χαρακτηρίζονται ως πληροφορίες και είναι συνδεδεμένες με το χώρο. Η αντιστοίχηση χώρου και πληροφοριών οδηγεί στην έννοια της γεωγραφικής πληροφορίας. Ένα Σύστημα Πληροφοριών που βασίζεται στη διαχείριση γεωγραφικών πληροφοριών (χωρίς αυτό να σημαίνει ότι δεν μπορεί να περιέχει και μη χωρικές περιγραφικές πληροφορίες) ονομάζεται Γεωγραφικό Σύστημα Πληροφοριών (Γ.Σ.Π., Geographical Information System, GIS). Γεωγραφικό (Geographic): Η γεωγραφία του πραγματικού κόσμου, η χωρική κατανομή των πραγμάτων. Σύστημα (System): Η τεχνολογία των ηλεκτρονικών υπολογιστών και των σχετικών περιφερειακών μονάδων. Η υποστήριξη, αειφόρος λειτουργία και αναβάθμισή τους. Πληροφοριών (Information): Δεδομένα και πληροφορίες, η σημασία αξία και η χρήση τους. 101

123 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4: ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΙΚΑ ΕΡΓΑΛΕΙΑ Σχήμα 4.1: Γεωγραφικά Συστήματα Πληροφοριών. Τα Γ.Σ.Π. δέχονται δεδομένα από πολλαπλές πηγές οι οποίες μπορεί να έχουν πολλές διαφορετικές τυποποιήσεις και δομές. Στους διαφορετικούς τύπους δεδομένων συμπεριλαμβάνονται χάρτες, εικόνες, φωτογραφίες, ψηφιακά προϊόντα, μετρήσεις GPS, κείμενα, πίνακες δεδομένων. Τα Γ.Σ.Π. συνδυάζουν δεδομένα και συνεργάζονται με έναν μεγάλο αριθμό άλλων επιστημονικών κατευθύνσεων, όπως τη Γεωγραφία, τη Χαρτογραφία, τη Φωτογραμμετρία, την Τηλεπισκόπηση, τη Γεωδαισία, την Τοπογραφία, την Επιστήμη του Πολιτικού Μηχανικού, τη Στατιστική, την Πληροφορική, την Επιχειρησιακή Έρευνα, την Τεχνητή Νοημοσύνη κ.λπ. 102

124 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4: ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΙΚΑ ΕΡΓΑΛΕΙΑ Η περιβαλλοντική μελέτη και έρευνα είναι μία από τις πιο διαδεδομένες εφαρμογές των GIS. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι επιτρέπουν τον εύκολο συνδυασμό των πολλών παραμέτρων που υπεισέρχονται σε τέτοιου είδους εφαρμογές. Σχήμα 4.2: Γεωγραφικά επίπεδα πληροφοριών (Geographic information layers). Τα GIS αποθηκεύουν πληροφορίες με δύο τρόπους: Ο πρώτος γίνεται με τη μορφή διανυσμάτων (πολύγωνα, γραμμές ή σημεία). Η διανυσματική μορφή αποθήκευσης εξυπηρετεί καλύτερα την αποτύπωση συνεχών στο χώρο πληροφοριών, όπως είναι ο 103

125 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4: ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΙΚΑ ΕΡΓΑΛΕΙΑ τύπος του εδάφους, τα όρια μιας περιοχής κ.λπ. με την απόδοση της αντίστοιχης ιδιότητας (attribute) στο αντίστοιχο διάνυσμα. Ο δεύτερος γίνεται με τη χρήση καννάβου για την αποθήκευση των πληροφοριών (raster). Η μορφή αποθήκευσης σε κάνναβο αποθηκεύει τις πληροφορίες σε μητρώα επιτρέποντας την εφαρμογή σχετικών αλγορίθμων για την καλύτερη ανάλυση των δεδομένων. Τα Γ.Σ.Π. αποτελούν μια δυναμική και συνεχώς αναπτυσσόμενη τεχνολογία της σύγχρονης εποχής κι έρχεται να αντικαταστήσει παραδοσιακούς τρόπους εργασίας και παραγωγής Συνδυασμός AGNPS και ARCVIEW Το AGNPS είναι ένα μοντέλο κατανεμημένων παραμέτρων, ημερήσιου χρονικού βήματος το οποίο προσομοιώνει την απορροή, τη στερεομεταφορά και την επιβάρυνση από λιπάσματα στην έξοδο μιας λεκάνης απορροής. Σε κάθε κελί του καννάβου, είναι απαραίτητος ο προσδιορισμός των τιμών περισσότερων από είκοσι παραμέτρων, ώστε να δοθεί μια όσο το δυνατόν λεπτομερέστερη περιγραφή της περιοχής μελέτης. Οι περισσότερες από τις παραμέτρους που περιλαμβάνονται στις πληροφορίες των κελιών του καννάβου και αφορούν την περιγραφή της λεκάνης απορροής, αποτελούν πληροφορίες που αναφέρονται στην τοπολογία της περιοχής (κλίση εδάφους, κατεύθυνση ροής, υψόμετρο κ.λπ.). Η εισαγωγή των πληροφοριών αυτών αυτοματοποιείται σε πολύ μεγάλο βαθμό με τη σύζευξη του AGNPS με το ArcView 3.2. Πιο συγκεκριμένα συνδυαστική χρήση του AGNPS με το παραπάνω λογισμικό GIS επιτρέπει την λεπτομερέστερη διακριτοποίηση της υπό μελέτη περιοχής, καθώς και την επεξεργασία του ψηφιακού μοντέλου εδάφους (Digital Terrain Model DTM). 104

126 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4: ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΙΚΑ ΕΡΓΑΛΕΙΑ Αποτέλεσμα της παραπάνω διαδικασίας είναι ο αυτόματος υπολογισμός του υδρογραφικού δικτύου και της τοπολογίας της λεκάνης. Τα shapefiles που περιέχουν τις πληροφορίες για τον τύπο του εδάφους, των πολυγώνων Thiessen και των χρήσεων γης, χρησιμοποιούνται για την εισαγωγή δεδομένων στα κελιά του καννάβου. Το νέο αρχείο που περιέχει όλες τις πληροφορίες είναι έτοιμο προς χρήση από το AGNPS. Σχήμα 4.3: Δεδομένα των κελιών του καννάβου του AGNPS (AGNPS input editor). 105

127 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4: ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΙΚΑ ΕΡΓΑΛΕΙΑ Όρια λεκάνης με χρήση G.I.S. Για τον προσδιορισμό των ορίων της λεκάνης χρησιμοποιήθηκε ένα ψηφιακό μοντέλο εδάφους (Digital Elevation Model DEM) με ανάλυση κελιών 250x250m, το οποίο παραχωρήθηκε από τον Dr. Χαράλαμπο Σκουληκάρη (Σκουληκάρης, 2008) και καλύπτει όλη την περιοχή της Ανατολικής Μακεδονίας και Θράκης. Σχήμα 4.4: Ψηφιακό μοντέλο εδάφους της περιοχής μελέτης. 106

128 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4: ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΙΚΑ ΕΡΓΑΛΕΙΑ Το GIS Interface του AGNPS, μέσω ενός ενσωματωμένου εργαλείου, προσδιορίζει την θέση της εξόδου της λεκάνης. Στη συνέχεια το AGNPS χρησιμοποιεί τον αλγόριθμο TOPAZ (Garbrecht and Martz, 1995) για να προσδιορίσει ποια κελιά του DEM απορρέουν στην έξοδο που προσδιορίστηκε. Με τον τρόπο αυτό προκύπτουν τα όρια της λεκάνης. Εισάγοντας ένα ανώτατο όριο για το πλήθος των κελιών που απορρέουν σε ένα συγκεκριμένο κελί το AGNPS προσδιορίζει και το υδρογραφικό δίκτυο. Σχήμα 4.5: Όρια λεκάνης και υδρογραφικό δίκτυο. 107

129 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4: ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΙΚΑ ΕΡΓΑΛΕΙΑ Σε επόμενο στάδιο της επεξεργασίας του DEM της περιοχής, τα στοιχεία του καννάβου (raster) που απεικονίζουν το δίκτυο μεταφέρθηκαν από το GIS σε μία μορφή αρχείου η οποία θα είναι αναγνωρίσιμη από το AGNPS. Στη συνέχεια πραγματοποιήθηκε η διακριτοποίηση της λεκάνης στον ακανόνιστο κάνναβο από πολύγωνα που χρησιμοποιεί το AGNPS. Τα πολύγωνα προκύπτουν από τις τιμές της Κρίσιμης Περιοχής (Critical Source Area CSA) και του Ελάχιστου Μήκους Κλάδου (Minimal Source Channel Length MSCL). Η παράμετρος CSA αναφέρεται στην ελάχιστη επιφάνεια που απαιτείται για τη δημιουργία ενός κελιού (cell area) και η παράμετρος MSCL αναφέρεται στο κατώτατο όριο (threshold) που μπορεί να έχει ένας κλάδος του υδρογραφικού δικτύου (Polyakov et al., 2007). Το AGNPS προσφέρει τη δυνατότητα χρήσης μέχρι πέντε διαφορετικών ζευγών τιμών για τις παραμέτρους CSA και MSCL αλλά επειδή δεν προέκυψε κάποια σημαντική διαφοροποίηση στην διακριτοποίηση της λεκάνης επιλέχθηκαν οι τιμές CSA = 55 ha και MSCL = 150 m για ολόκληρη τη λεκάνη. 108

130 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4: ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΙΚΑ ΕΡΓΑΛΕΙΑ Σχήμα 4.6: Επιλογή τιμών για τις παραμέτρους CSA και MSCL. Ακολουθεί η διακριτοποίηση της λεκάνης με τη χρήση των υπορουτινών TopAGNPS και AgFlow, που βρίσκονται ενσωματωμένες στο GIS Interface και δημιουργούν τον κάνναβο της λεκάνης σε μορφή που να μπορεί να χρησιμοποιηθεί ταυτόχρονα από το GIS Interface και το AGNPS. Στην τελική του μορφή ο κάνναβος αποτελείται από 1568 κελιά (cells) και 699 κλάδους υδατορευμάτων (reaches) στα οποία απορρέουν ένα ή περισσότερα κελιά. Όλες οι πληροφορίες που αφορούν την τοπολογία των κελιών έχουν ήδη ενσωματωθεί στα σχετικά αρχεία αυτόματα με τη χρήση του GIS Interface (Σχήμα 4.7). 109

131 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4: ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΙΚΑ ΕΡΓΑΛΕΙΑ Σχήμα 4.7: Τελική διακριτοποίηση της λεκάνης απορροής σε κελιά. Σε κάθε κελί της διακριτοποιημένης λεκάνης αποδόθηκαν οι τιμές των παραμέτρων που το περιγράφουν και επιτρέπουν τη σύνδεσή του με όλα τα υπόλοιπα δεδομένα των αρχείων εισόδου. Αυτές είναι: Ο τύπος εδάφους (σύσταση και οι τιμές εδαφικών παραμέτρων) 110

132 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4: ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΙΚΑ ΕΡΓΑΛΕΙΑ Η χρήση γης (η κατηγορία χρήσης, η καμπύλη απορροής) Το πολύγωνο Thiessen στο οποίο ανήκουν (κλιματικές παράμετροι για την περίοδο μελέτης) Έδαφος Οι πληροφορίες που αφορούν την κατανομή των διάφορων τύπων εδαφών στην περιοχή μελέτης αποκτήθηκαν από εδαφολογικούς χάρτες του ΙΓΜΕ. Πιο συγκεκριμένα στην περιοχή παρατηρούνται τέσσερις κύριοι τύποι εδαφολογικών ενώσεων: 1) Regosol, 2) Leptosol, 3) Luvisol, 4) Cambisol. Μέσω του περιβάλλοντος GIS που συνοδεύει το μοντέλο έγινε η προετοιμασία των δεδομένων και μέσω του συντάκτη (editor) του προγράμματος εισήχθησαν οι παράμετροι των παραπάνω εδαφολογικών ενώσεων, με βάση τη μηχανική τους σύσταση. Για την εκτίμηση του μέσου μεγέθους κόκκων και του ποσοστού της οργανικής ύλης σε κάθε κελί, χρησιμοποιήθηκαν οι μετρηθείσες τιμές του μεγέθους των κόκκων και του ποσοστού της οργανικής ύλης στις θέσεις των δυο μετεωρολογικών σταθμών, που απεικονίζονται στο Σχήμα

133 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4: ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΙΚΑ ΕΡΓΑΛΕΙΑ Σχήμα 4.8: Οι μετεωρολογικοί σταθμοί και το ανάγλυφο του εδάφους. Τα εδαφικά δείγματα από την περιοχή μελέτης, των οποίων η σύσταση είχε προκύψει από εργαστηριακές αναλύσεις της Υ.Ε.Β., κατηγοριοποιήθηκαν ανά εδαφικό τύπο. Για κάθε εδαφικό τύπο, υπολογίστηκε η μέση σύσταση και αντιστοιχίθηκε ένας κωδικός αριθμός, για να χρησιμοποιηθεί από το AGNPS. Η μέση σύσταση των τεσσάρων κύριων εδαφικών τύπων αναφέρεται στον Πίνακα

134 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4: ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΙΚΑ ΕΡΓΑΛΕΙΑ Πίνακας 4.1: Μέση σύσταση των διαφόρων τύπων εδαφών. Ποσοστό Ποσοστό Ποσοστό Τύπος εδάφους Κωδικοί Άμμου (%) Αργίλου (%) Ιλύος (%) Αμμοαργιλώδης Πηλός Α Ιλυώδης Πηλός Β Πηλώδης Άμμος C Ιλυοαργιλώδης Πηλός D Επειδή δεν υπήρχαν διαθέσιμα δεδομένα για τον προσδιορισμό της υδραυλικής αγωγιμότητας, της υδατοχωρητικότητας και του σημείου μάρανσης, η εκτίμησή τους έγινε με τη χρήση του λογισμικού SPAW. Το λογισμικό αυτό έχει τη δυνατότητα εκτίμησης των εδαφικών παραμέτρων ανάλογα με την σύσταση και το ποσοστό της οργανικής ουσίας που περιέχει στο έδαφος. Οι παραπάνω τιμές χρησιμοποιήθηκαν για την σύσταση του εδάφους, ενώ το ποσοστό οργανικής ουσίας τέθηκε ίσο με 1.25%, μια μέση τιμή για τα εδάφη του ελληνικού χώρου (Κισσούδης, 2002). Έτσι με τη χρήση του SPAW έγινε η εκτίμηση της τιμής της υδατοχωρητικότητας, της υδραυλικής αγωγιμότητας και του σημείου μάρανσης (Σχήμα 4.9). 113

135 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4: ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΙΚΑ ΕΡΓΑΛΕΙΑ Σχήμα 4.9: Εδαφολογική κατάταξη με τη χρήση του SPAW. Οι τιμές της υδραυλικής αγωγιμότητας (hydraulic conductivity), σημείου μάρανσης (wilting point) και υδατοχωρητικότητας (field capacity) εισήχθησαν στο AGNPS. 114

136 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4: ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΙΚΑ ΕΡΓΑΛΕΙΑ Πίνακας 4.2: Παράμετροι εδαφικού υποβάθρου (Ιορδανίδης, 2010). Τύπος Εδάφους Υδραυλική Σημείο Υδατο αγωγιμότητα μάρανσης χωρητικότητα (mm/hr) (%) (%) Αργιλώδη έως αργιλο πηλώδη Ιλυοπηλώδη έως πηλώδη Πηλοαμμώδη έως αμμώδη Πηλώδη έως ιλυοαργιλο πηλώδη Ακολούθησε η ψηφιοποίηση του χάρτη των τύπων εδάφους με τη χρήση του προγράμματος ArcGIS 9.3. Δημιουργήθηκε έτσι το διανυσματικό αρχείο (shapefile) με το εδαφικό υπόβαθρο το οποίο χρησιμοποιήθηκε για την απόδοση της πληροφορίας του τύπου εδάφους στα κελιά του καννάβου του AGNPS. Ως υπόβαθρο χρησιμοποιήθηκε εδαφικός χάρτης του 2006 (πηγή: Περιφέρεια Ανατολικής Μακεδονίας και Θράκης), βάσει του οποίου έγινε η ψηφιοποίηση των τεσσάρων τύπων εδάφους (Σχήμα 4.10). 115

137 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4: ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΙΚΑ ΕΡΓΑΛΕΙΑ Σχήμα 4.10: Εδαφικό υπόβαθρο λεκάνης Νέστου. Για καθεμία από τις τέσσερις κατηγορίες που υπάρχουν στην περιοχή, προστέθηκε το πεδίο του κωδικού εδάφους στον Πίνακα ιδιοτήτων (Attribute table) του shapefile που δημιουργήθηκε. Στη συνέχεια, μέσω του GIS Interface, αποδόθηκε ο αντίστοιχος κωδικός εδάφους σε κάθε κελί του shapefile και ακoλούθησε η υπέρθεση (overlaying) του shapefile που απεικονίζει τον κάνναβο του AGNPS με το εδαφικό υπόβαθρο (Σχήμα 4.11). 116

138 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4: ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΙΚΑ ΕΡΓΑΛΕΙΑ Σχήμα 4.11: Υπέρθεση καννάβου και εδαφικού υποβάθρου Χρήσεις γης Ένα από τα σημαντικότερα δεδομένα της περιοχής μελέτης για την προσομοίωση στο AGNPS, είναι οι κατηγορίες χρήσεων γης, αφού με αυτές συσχετίζονται κάποιες από τις κυριότερες διεργασίες που λαμβάνουν χώρα στην 117

139 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4: ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΙΚΑ ΕΡΓΑΛΕΙΑ λεκάνη.(απορροή, στερεομεταφορά κ.λπ.). Οι χρήσεις γης για την περιοχή μελέτης περιέχονται σε μία δορυφορική φωτογραφία από το σύστημα Corine Land Cover, η οποία παραχωρήθηκε από τον Δρα Χ. Σκουληκάρη (Σκουληκάρης, 2008). Το αρχείο της δορυφορικής εικόνας είναι σε μορφή raster, όπου κάθε κελί αντιστοιχίζεται σε έναν κωδικό χρήσης γης. Το GIS Interface του AGNPS δέχεται μόνο αρχεία διανυσματικής μορφής για την υπέρθεση με το shapefile το οποίο περιέχει την διακριτοποίηση της λεκάνης με τα κελιά που θα χρησιμοποιήσει το AGNPS. Η μετατροπή έγινε με τη χρήση του ArcGIS. Έτσι προέκυψε το αρχείο shapefile, όπου τα κελιά μετατράπηκαν σε πολύγωνα, διατηρώντας παράλληλα τον ίδιο κωδικό χρήσης γης. Λόγω διαφορετικής διάστασης των κελιών του καννάβου του AGNPS με τα κελιά της δορυφορικής φωτογραφίας, σε κάθε κελί αντιστοιχίστηκε ο κωδικός χρήσης γης που είχε το μεγαλύτερο ποσοστό υπερκάλυψης (Σχήμα 4.12). 118

140 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4: ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΙΚΑ ΕΡΓΑΛΕΙΑ Σχήμα 4.12: Υπέρθεση καννάβου και χρήσεις γης. Οι κωδικοί που προκύψαν αντιστοιχούν σε είκοσι δύο (16) διακριτές χρήσεις γης. Ένας μοναδικός κωδικός με την αντίστοιχη περιγραφή αντιστοιχεί σε κάθε χρήση. Με βάση το AGNPS οι χρήσεις γης κατατάσσονται σε πέντε μεγάλες κατηγορίες. Οι κατηγορίες αυτές είναι: Αστικό περιβάλλον (Urban) Καλλιέργειες (Cropland) Εκτάσεις για εκτροφή ζώων (Pasture) Ελεύθερες εκτάσεις (Rangeland) 119

141 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4: ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΙΚΑ ΕΡΓΑΛΕΙΑ Δάση (Forest) Στον Πίνακα 4.3 δίνονται αναλυτικά οι χρήσεις γης στην περιοχή μελέτης με τον αντίστοιχο κωδικό τους, αλλά και η κατάταξη τους κατά AGNPS. Πίνακας 4.3: Χρήσεις γης στην περιοχή μελέτης. Χρήσεις γης Κωδικός Κατάταξη κατά AGNPS Ασυνεχής αστικός ιστός 2 Urban Μεταλλεία 7 Urban Πράσινες αστικές εκτάσεις 10 Urban Μη αρδευόμενη αρδεύσιμη γη 12 Cropland Σύνθετες καλλιέργειες 20 Cropland Κυρίως αγροτικές περιοχές με 21 Cropland σημαντικό ποσοστό φυσικής βλάστησης Πλατύφυλλα δάση 23 Forest Δάση κωνοφόρων 24 Forest Μεικτά δάση 25 Forest Φυσικά λιβάδια 26 Rangeland Σκληρόφυλλη βλάστηση 28 Rangeland Μεταβατική ζώνη θάμνων δάσους 29 Forest Παραλίες 30 Rangeland Έλη 35 Rangeland Ποτάμια 40 Rangeland Υδάτινο σώμα 41 Rangeland 120

142 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4: ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΙΚΑ ΕΡΓΑΛΕΙΑ Πολύγωνα Thiessen Η μέθοδος των πολυγώνων Thiessen είναι μια εξαιρετικά απλή μέθοδος για την αναγωγή των μετρήσεων ενός βροχομετρικού δικτύου στον χώρο και τον υπολογισμό του μέσου ισοδυνάμου ύψους κατακρημνίσεων σε μία περιοχή. Σύμφωνα με αυτή τη μέθοδο η περιοχή της μελέτης χωρίζεται σε υποπεριοχές, τα όρια των οποίων προκύπτουν από τις μεσοκαθέτους στις ευθείες που ενώνουν δύο παρακείμενους σταθμούς. Οι υποπεριοχές που δημιουργούνται με τον τρόπο αυτό έχουν το χαρακτηριστικό ότι περιλαμβάνουν όλα τα σημεία που βρίσκονται πιο κοντά στον σταθμό που περικλείει η υποπεριοχή αυτή, παρά σε οποιονδήποτε άλλο σταθμό. Γίνεται δηλαδή δεκτό ότι κάθε σημείο της περιοχής δέχεται το ίδιο ύψος βροχής με τον πλησιέστερο προς αυτό σταθμό. Ο λόγος του εμβαδού της κάθε μιας υποπεριοχής προς το συνολικό εμβαδό της περιοχής που εξετάζουμε χρησιμοποιείται σαν συντελεστής βάρους, με τον οποίο πολλαπλασιάζουμε το ύψος βροχής του αντίστοιχου σταθμού. Αθροίζοντας τα παραπάνω γινόμενα για το σύνολο των σταθμών στην περιοχή, προκύπτει το μέσο ισοδύναμο ύψος κατακρημνίσεων στην περιοχή. Στην παρούσα εργασία χρησιμοποιήθηκαν δυο μετεωρολογικοί σταθμοί που υπάρχουν στην περιοχή της λεκάνης. Πίνακας 4.4: Μετεωρολογικοί σταθμοί. Μετεωρολογικός Κωδικός Σταθμός Μεσοχώρι 3 Πρασινάδα 4 121

143 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4: ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΙΚΑ ΕΡΓΑΛΕΙΑ Για τους παραπάνω σταθμούς του Πίνακα έγινε μέτρηση των βροχοπτώσεων για την περίοδο , ενώ για την περίοδο έγινε εκτίμηση των βροχοπτώσεων με τη χρήση του λογισμικού GlimClim και των υπόλοιπων κλιματικών παραμέτρων με τη χρήση του λογισμικού ClimGen. Η διακριτοποίηση της περιοχής μελέτης σε πολύγωνα Thiessen έγινε μέσω ενός υποπρογράμματος του GIS Interface του AGNPS. Σε κάθε πολύγωνο Thiessen αντιστοιχίθηκε και ο κωδικός του σταθμού στον οποίο ανήκει. Ο κωδικός αυτός είναι μοναδικός ώστε να γίνει αντιστοίχιση των αρχείων που περιγράφουν το κλίμα κάθε υποπεριοχής. Στη συνέχεια, τα πολύγωνα Thiessen υπερτέθηκαν στον κάνναβο της περιοχής ώστε να αντιστοιχιθεί σε κάθε κελί ο κωδικός του πολυγώνου Thiessen στο οποίο ανήκει (Σχήμα 4.13). Σχήμα 4.13: Διακριτοποίηση σε πολύγωνα Τhiessen. 122

144 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4: ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΙΚΑ ΕΡΓΑΛΕΙΑ 4.3 Εκτίμηση βροχόπτωσης Γενικά Το AGNPS, για την αξιόπιστη εκτίμηση της βροχόπτωσης στην περιοχή μελέτης για την περίοδο , απαιτεί τη χρήση τιμών βροχόπτωσης με ημερήσιο βήμα για ολόκληρη την περίοδο της προσομοίωσης. Καθώς το μοντέλο προσομοιώνει συμβάντα (events model) θα ήταν λάθος να χρησιμοποιηθούν οι τιμές μηνιαίας βροχόπτωσης ανηγμένες ανά ημέρα καθώς αυτό δεν θα ήταν ρεαλιστικό, αφού θα φαινόταν να σημειώνεται βροχόπτωση κάθε ημέρα (Ιορδανίδης, 2010). Για τη λύση αυτού του προβλήματος, επιλέχθηκε η χρήση του ελεύθερου λογισμικού GlimClim (Generalized linear modelling for daily climate time series), το οποίο ενσωματώνει τη θεωρία των Γενικευμένων Γραμμικών μοντέλων (Generalized Linear Models GLMs) και επιτρέπει την εύκολη και γρήγορη δημιουργία στοχαστικών χρονοσειρών δεδομένων βροχόπτωσης. Το λογισμικό αναπτύχθηκε και διατίθεται από τον Dr. Richard Chandler σε συνεργασία με το Τμήμα Πολιτικών Μηχανικών του Imperial College of London. Η χρήση του ως ένα ιδιαίτερα εύχρηστο και αξιόπιστο εργαλείο, βρίσκεται σε άμεση συνάρτηση με τα αρχικώς διαθέσιμα δεδομένα. Ουσιαστικά, πρόκειται για μοντέλο πιθανοτήτων και αυτό επιτρέπει τη χρήση του σε διάφορες περιβαλλοντικές και υδρολογικές εφαρμογές. Ένα πολύ καλό παράδειγμα εφαρμογής δίνεται από τους Yang et al. (2005). Συγκεκριμένα, παρουσιάζεται αναλυτικά η εφαρμογή του μοντέλου σε περιοχή μελέτης που ήταν προκαθορισμένη και με εκτενείς σειρές δεδομένων, με αποτέλεσμα να προκύψουν πολύ ενθαρρυντικά αποτελέσματα. Οι Yang et al. (2005) επισημαίνουν επιπροσυέτως πως ένα σημαντικό πλεονέκτημα των GLM's, 123

145 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4: ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΙΚΑ ΕΡΓΑΛΕΙΑ είναι η ευκολία στο χειρισμό και στην επεξεργασία των αποτελεσμάτων καθώς και η μικρή απαίτηση σε υπολογιστική ισχύ. Η χρήση του μοντέλου, παρήγαγε επίσης αποδεκτά αποτελέσματα και σε περιπτώσεις (Segond, 2006) όπου υπήρχε έλλειψη δεδομένων. Οι Chandler and Wheater (2002) πρότειναν τη χρήση των GLM's για την χωροχρονική προσομοίωση της βροχόπτωσης σε μια προκαθορισμένη περιοχή, ενώ η εργασία των Coe and Stern (1982) ανέδειξε τη δυνατότητα χρήσης των GLM's στην Υδρολογία σε διάφορες εφαρμογές Περιγραφή και διαθέσιμα δεδομένα Το GlimClim βασίζεται στην προσαρμογή δύο ενσωματωμένων μοντέλων στα υπάρχοντα δεδομένα: Το πρώτο είναι ένα μοντέλο συμβάντων (Events Model) Λογιστικής Κατανομής, το οποίο προβλέπει αν σε μία συγκεκριμένη μέρα θα εκδηλωθεί ή όχι βροχόπτωση και η εξίσωση που χρησιμοποιεί η κατανομή είναι η ακόλουθη (Technical documentation TR 55): ln[ p /(1 p )] x i i i T όπου p i είναι η πιθανότητα εκδήλωσης βροχόπτωσης σε μια συγκεκριμένη ημέρα i, βασισμένη σε ένα σύνολο (διάνυσμα) μεταβλητών x i για κάποιο διάνυσμα παραγόντων β. Ο x i T είναι ο ανάστροφος Πίνακας του x i. 124

146 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4: ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΙΚΑ ΕΡΓΑΛΕΙΑ Το δεύτερο είναι ένα μοντέλο κατανομής Γάμα, που χρησιμοποιείται για τον υπολογισμό του ύψους βροχής, σε μια ημέρα με βροχόπτωση και δίνεται από την παρακάτω εξίσωση: ln( ) ξ i i T γ όπου οι τιμές του ύψους βροχόπτωσης για μια ημέρα i, είναι βασισμένες σε ένα διάνυσμα μεταβλητών ξ, μ i, είναι η μέση τιμή της κατανομής Γάμα για την i οστή μέρα, γ το διάνυσμα παραγόντων και ξ Τ i ο ανάστροφος του διανύσματος ξ i. Το μοντέλο δίνει τη δυνατότητα στον χρήστη να επιλέξει την πολυπλοκότητα και το πλήθος των παραμέτρων που θα εισαγάγει στην προσομοίωσή του, καθώς και τις αλληλεπιδράσεις μεταξύ τους. Η συνήθης πρακτική προσομοίωσης είναι η προσαρμογή (fitting) του μοντέλου, εισάγοντας αρχικά λίγες παραμέτρους και αυξάνοντας σταδιακά τον αριθμό τους και τις αλληλεπιδράσεις μεταξύ τους. Στη συνέχεια, το πρόγραμμα υπολογίζει τον παράγοντα log likelihood (πιθανοφάνεια), ο οποίος χρησιμοποιείται ως μέτρο βελτίωσης της προσαρμογής του μοντέλου στα δεδομένα. Όταν μεταξύ δύο διαδοχικών αυξήσεων των παραγόντων της προσομοίωσης δεν επέρχεται σημαντική βελτίωση (αύξηση) του log likelihood, η διαδικασία σταματάει. Για τη ρύθμιση (calibration) του GlimClim, υπήρχαν διαθέσιμα ημερήσια δεδομένα από τους σταθμούς Πρασινάδα και Μεσοχώρι που βρίσκονται κατά μήκος του ποταμού Νέστου (Σχήμα 4.14). Ο στόχος της προσομοίωσης ήταν να δημιουργηθούν αξιόπιστες χρονοσειρές εκτίμησης της βροχόπτωσης στους δυο παραπάνω σταθμούς που βρίσκονται στην περιοχή μελέτης για την περίοδο Για την περίοδο 125

147 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4: ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΙΚΑ ΕΡΓΑΛΕΙΑ μελέτης πραγματοποιήθηκε μεγάλος αριθμός προσομοιώσεων. Επειδή πρόκειται για στατιστικό μοντέλο με τον τρόπο αυτό δημιουργείται δείγμα διαφορετικών πιθανών εκτιμήσεων για την βροχόπτωση σε κάθε ημέρα, όπου θα προκύψει μια αξιόπιστη εκτίμηση της μέσης αλλά και της μέγιστης βροχόπτωσης για κάθε ημέρα της βδομάδας (Ιορδανίδης και Αναγνωστόπουλος, 2012). Σχήμα 4.14: Μετεωρολογικοί σταθμοί περιοχής μελέτης. 126

148 Μηνιαία Βροχόπτωση (mm) ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4: ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΙΚΑ ΕΡΓΑΛΕΙΑ Πριν την αξιοποίηση των στοιχείων που προέκυψαν, γίνεται ο στατιστικός έλεγχος της αξιοπιστίας των χρονοσειρών που δημιουργήθηκαν με το GlimClim, υπολογίζοντας τις τιμές των σχετικών στατιστικών μεγεθών και συγκρίνοντας αυτές με τις μετρηθείσες (Κισσούδης, 2002). Τα αποτελέσματα της στατιστικής επεξεργασίας της μέγιστης μηνιαίας βροχόπτωσης, όπως προέκυψε από το σύνολο των προσομοιώσεων, για τους σταθμούς της λεκάνης απορροής (Πρασινάδα και Μεσοχώρι), παρουσιάζονται στα Σχήματα 4.15 και Πιο συγκεκριμένα παρουσιάζονται τα αποτελέσματα των προσομοιώσεων για κάθε μήνα. Με ροζ χρώμα απεικονίζεται το άνω όριο του εύρους τιμών μέσα στο οποίο εκτιμάται ότι θα κινηθούν οι τιμές της συνολικής μηνιαίας βροχόπτωσης. Με μπλε χρώμα απεικονίζεται η μέγιστη τιμή της μηνιαίας βροχόπτωσης από τα καταγεγραμμένα δεδομένα ( ) Καταγεγραμένες τιμές ( ) Τιμές από προσομοίωση ΙΑΝ ΦΕΒ ΜΑΡ ΑΠΡ ΜΙΑ ΙΟΥΝ ΙΟΥΛ ΑΥΓ ΣΕΠ ΟΚΤ ΝΟΕ ΔΕΚ Μήνας Σχήμα 4.15: Μέγιστη μηνιαία βροχόπτωση (Πρασινάδα) 127

149 Μηνιαία Βροχόπτωση (mm) ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4: ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΙΚΑ ΕΡΓΑΛΕΙΑ Καταγεγραμένες τιμές ( ) Τιμές από προσομοίωση ΙΑΝ ΦΕΒ ΜΑΡ ΑΠΡ ΜΙΑ ΙΟΥΝ ΙΟΥΛ ΑΥΓ ΣΕΠ ΟΚΤ ΝΟΕ ΔΕΚ Μήνας Σχήμα 4.16: Μέγιστη μηνιαία βροχόπτωση (Μεσοχώρι) Από τις χρονοσειρές με ημερήσιο βήμα, υπολογίστηκε η τιμή της συνολικής μηνιαίας βροχόπτωσης για όλα τα έτη. Στη συνέχεια επιλέχθηκε η μέγιστη και η ελάχιστη τιμή της συνολικής μηνιαίας βροχόπτωσης για κάθε μήνα από το σύνολο του χρονικού εύρους της προσομοίωσης και έτσι πρόεκυψε η εκτίμηση του εύρους των τιμών μέσα στο οποίο θα κινηθεί η τιμή της για το χρονικό εύρος που καλύπτει η προσομοίωση. Η ανάλυση τύπου Monte Carlo εξασφαλίζει ότι σε κάποια από τις χρονοσειρές που θα δημιουργηθούν θα έχει εκτιμηθεί η μέγιστη δυνατή βροχόπτωση για την περιοχή (Ιορδανίδης και Αναγνωστόπουλος, 2012). Επομένως είναι δυνατή η εκτίμηση του εύρους τιμών μέσα στο οποίο θα πρέπει να βρίσκονται οι τιμές των στατιστικών μεγεθών που επιλέχθηκαν. Έτσι η προσομοίωση μπορεί να θεωρηθεί αξιόπιστη. Στο τέλος το μοντέλο εξάγει την μέγιστη και ελάχιστη τιμή του για καθεμία προσομοίωση, για κάθε μήνα του έτους. 128

150 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4: ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΙΚΑ ΕΡΓΑΛΕΙΑ Το εύρος των πιθανών τιμών προσδιορίζεται από τη μέγιστη εκτιμώμενη τιμή των στατιστικών μεγεθών, χωρίς αυτό να σημαίνει ότι πρόκειται να παρατηρούνται βροχοπτώσεις αυτής της τάξεως μεγέθους κάθε έτος. Η μέγιστη τιμή, ενδέχεται να έχει περίοδο επαναφοράς 50 ή 100 χρόνια και θεωρείται ως το όριο πέρα από το οποίο δεν πρέπει ποτέ να αναμένονται βροχοπτώσεις. Για τη συμπλήρωση των τιμών της βροχόπτωσης επιλέχθηκαν οι χρονοσειρές που δημιουργήθηκαν σε μία τυχαία προσομοίωση μέσω του GlimClim. Η επιλογή αυτή έγινε διότι μέσα σε ένα τόσο μεγάλο χρονικό εύρος, είναι πιθανό ότι θα προσομοιώνονται και κάποιες ακραίες τιμές. Αυτό όμως που είναι σημαντικό είναι η στερεοαπορροή της λεκάνης, όταν συμβεί ένα ακραίο φαινόμενο και όχι η ακριβής στιγμή που θα συμβεί αυτό. Το AGNPS χρησιμοποιεί για κάθε βροχομετρικό σταθμό της περιοχής μελέτης ένα διαφορετικό αρχείο με το όνομα Dayclim_##, που περιέχει τις τιμές των διαφόρων κλιματικών παραμέτρων για κάθε ημέρα της περιόδου προσομοίωσης. Το ## συμβολίζει τον αντίστοιχο κωδικό του σταθμού. 4.4 Εκτίμηση κλιματικών παραμέτρων Γενικά Τα αρχεία που είναι απαραίτητα στο μοντέλο του AGNPS, για την εκτίμηση των κλιματικών παραμέτρων της λεκάνης του Νέστου, πρέπει να περιέχουν πληροφορίες για τη μέγιστη και την ελάχιστη ημερήσια θερμοκρασία, τη βροχόπτωση, τη θερμοκρασία σχηματισμού δρόσου, την ηλιοφάνεια και την ταχύτητα του ανέμου. Αυτές αποτελούν τις ελάχιστες πληροφορίες που απαιτούνται για τον υπολογισμό της εξατμισοδιαπνοής, της απορροής, της 129

151 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4: ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΙΚΑ ΕΡΓΑΛΕΙΑ διήθησης και των υπόλοιπων φυσικών διεργασιών που προσομοιώνονται με το AGNPS. Η εκτίμηση των απαραιτήτων παραμέτρων έγινε με τη χρήση του λογισμικού ClimGen 4, το οποίο έχει αναπτυχθεί από το Πανεπιστήμιο της Washington σε συνεργασία με το Υπουργείο Γεωργίας των Η.Π.Α. (United States Department of Agriculture U.S.D.A.). Το συγκεκριμένο λογισμικό έχει τη δυνατότητα αξιόπιστης εκτίμησης των κλιματικών παραμέτρων που απαιτούνται για την προσομοίωση μέσω του AGNPS χωρίς να απαιτείται μεγάλος όγκος δεδομένων για τη ρύθμιση του (Ιορδανίδης, 2010). Το ClimGen 4 είναι ένα λογισμικό δημιουργίας δεδομένων κλίματος (Climate Generator) και διατίθεται με δωρεάν άδεια χρήσης (freeware). Αποτελεί μάλιστα και την πρόταση των δημιουργών του AGNPS όσον αφορά στη συνεργασία των δύο αυτών προγραμμάτων Περιγραφή και διαθέσιμα δεδομένα Για τη ρύθμιση του, το ClimGen χρησιμοποιεί αρχεία.ued (Universal Environmental Database) τα οποία αποθηκεύουν για κάθε έτος χωριστά δεδομένα για τη μέγιστη και ελάχιστη ημερήσια θερμοκρασία, την μέγιστη και ελάχιστη σχετική υγρασία, την μέγιστη, ελάχιστη και μέση θερμοκρασία σχηματισμού δρόσου, την ηλιοφάνεια και την ταχύτητα του ανέμου (Σχήμα 4.17) 130

152 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4: ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΙΚΑ ΕΡΓΑΛΕΙΑ Σχήμα 4.17: Τμήμα αρχείου ClimGen (Universal Environmental Database UED). Η δυνατότητα γραφικής απεικόνισης των δεδομένων είναι ένα σημαντικό πλεονέκτημα των αρχείων UED, ώστε να είναι ευκολότερος ο εντοπισμός τιμών που δεν είναι ρεαλιστικές (Σχήμα 4.18). Η δημιουργία μιας βάσης δεδομένων UED προϋποθέτει τον ορισμό της θέσης του σταθμού με δυο εναλλακτικούς τρόπους. Ο πρώτος γίνεται με τη χρήση συντεταγμένων γεωγραφικού πλάτους και μήκους (φ,λ). Ο δεύτερος αφορά την περίπτωση όπου δεν είναι διαθέσιμες οι συντεταγμένες ενός σταθμού. Η επίλυση του προβλήματος γίνεται με προσεγγιστικό εντοπισμό του σταθμού με τη διασύνδεση του ClimGen με το λογισμικό Google Earth. 131

153 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4: ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΙΚΑ ΕΡΓΑΛΕΙΑ Σχήμα 4.18: Γραφική απεικόνιση αρχείου ClimGen. Για κάθε τοποθεσία αποθηκεύονται τα διαθέσιμα δεδομένα ανά έτος. Παράλληλα, δίνεται η δυνατότητα στον χρήστη να προσδιορίσει την ποιότητα προέλευσης των δεδομένων που εισάγει για τη ρύθμιση του προγράμματος, με σκοπό την αξιοπιστία των τελικών δεδομένων (Σχήμα 4.19). Με την εισαγωγή των μετεωρολογικών δεδομένων στο ClimGen η ρύθμισή του και η δημιουργία συνθετικών στοιχείων κλίματος είναι μια πλήρως αυτοματοποιημένη διαδικασία. Η νέα βάση UED που δημιουργεί το ClimGen αποθηκεύει τα συνθετικά στοιχεία ανά έτος, ενώ προσθετικά υπάρχει η δυνατότητα εξαγωγής της βάσης στα περισσότερα γνωστά format αρχείων υπολογιστή για περαιτέρω επεξεργασία 132

154 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4: ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΙΚΑ ΕΡΓΑΛΕΙΑ τους. Η ποιότητα των στοιχείων απεικονίζεται στα συνθετικά δεδομένα, με αποτέλεσμα ο χρήστης να γνωρίζει κατά πόσο ήταν αξιόπιστη η προσομοίωση. Σχήμα 4.19: Προσδιορισμός αξιοπιστίας δεδομένων εισόδου (ClimGen). Υπάρχουν και τα δεδομένα βροχόπτωσης, επειδή όμως το ClimGen απαιτεί χρονοσειρά είκοσι πέντε (25) ετών για την εκτίμηση της βροχόπτωσης, αποφασίστηκε η προσομοίωση της βροχόπτωσης να γίνει με τη χρήση του GlimClim. To επόμενο βήμα ήταν η ρύθμισή του ClimGen με σκοπό τη δημιουργία των συνθετικών χρονοσειρών κλίματος. Τα απαραίτητα ημερήσια δεδομένα για την ρύθμιση (calibration) του προγράμματος αντλήθηκαν από τους μετεωρολογικούς σταθμούς του Μεσοχωρίου και της Πρασινάδας. Η ρύθμιση του προγράμματος 133

155 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4: ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΙΚΑ ΕΡΓΑΛΕΙΑ γίνεται αυτόματα και το ClimGen πληροφορεί τον χρήστη για την αξιοπιστία των εκτιμώμενων τιμών. Οι παράμετροι που χρειαζόταν να εκτιμηθούν για την προσομοίωση μέσω του AGNPS ήταν η μέγιστη και ελάχιστη θερμοκρασία, μέση τιμή σημείου δρόσου, ηλιακή ακτινοβολία και ταχύτητα ανέμου. Η νέα βάση δεδομένων UED περιείχε όλα τα έτη της περιόδου προσομοίωσης και όλες τις κλιματικές παραμέτρους, με εξαίρεση την μέση τιμή της θερμοκρασίας σχηματισμού δρόσου. Για τον υπολογισμό της υπολογίστηκαν πρώτα οι μέγιστες και ελάχιστες θερμοκρασίες σχηματισμού δρόσου από τις αντίστοιχες τιμές της σχετικής υγρασίας και από αυτές υπολογίστηκε η μέση τιμή της θερμοκρασίας σχηματισμού δρόσου με βάση την παρακάτω εξίσωση: Dew _ Po int, RH ln όπου Τ είναι η θερμοκρασία περιβάλλοντος σε C, RH η σχετική υγρασία εκφρασμένη ως ποσοστό (%) και γ συντελεστής εξαρτώμενος από τη σχετική υγρασία. Για τον έλεγχο της ορθότητας και επαλήθευσης των αποτελεσμάτων των τιμών που προέκυψαν, έγιναν δύο προσομοιώσεις. Στην πρώτη, χρησιμοποιήθηκαν όλα τα διαθέσιμα δεδομένα για την περίοδο εκτός από αυτά της περιόδου Νοεμβρίου Δεκεμβρίου 2009, τα οποία εξαιρέθηκαν για να γίνει δυνατή ως ένα βαθμό επαλήθευση των αποτελεσμάτων. Στη συνέχεια συγκρίθηκαν οι τιμές των παραμέτρων αυτών με τις αντίστοιχες καταγεγραμμένες. Στη δεύτερη προσομοίωση χρησιμοποιήθηκαν όλα τα διαθέσιμα δεδομένα για την περίοδο , με σκοπό τη δημιουργία των συνθετικών χρονοσειρών κλιματικών παραμέτρων. Με βάση τον έλεγχο της αξιοπιστίας των 134

156 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4: ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΙΚΑ ΕΡΓΑΛΕΙΑ δεδομένων που πραγματοποιήθηκε στην πρώτη προσομοίωση, θεωρήθηκε ότι αυτά θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν στα αρχεία περιγραφής κλίματος του AGNPS. 4.5 Μετατροπή συντεταγμένων Η διαδικασία της μετατροπής των συντεταγμένων είναι απαραίτητη καθώς σημαντικό τμήμα της παρούσας εργασίας πραγματοποιήθηκε σε περιβάλλον GIS. Για τον σκοπό αυτό χρησιμοποιήθηκε το λογισμικό COORD.GR. Με τη χρήση του COORD.GR έγινε μετατροπή όλων των συντεταγμένων στο σύστημα ΕΓΣΑ '87 ώστε να υπάρχει κοινή γεωγραφική αναφορά. (Σχήμα 4.20). Σχήμα 4.20: Μετατροπή συντεταγμένων με το COORD.GR. 135

157 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4: ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΙΚΑ ΕΡΓΑΛΕΙΑ 4.6 Το μοντέλο AGNPS Γενικά Το μοντέλο προσομοίωσης που χρησιμοποιήθηκε στην εργασία αυτή είναι το AGNPS (AGricultural Non Point Source model). Πρόκειται για ένα μαθηματικό μοντέλο κατανεμημένων παραμέτρων προσομοίωσης φυσικών διαδικασιών (distributed parameter, physically based model). Αναπτύχθηκε στις Ηνωμένες Πολιτείες υπό την αιγίδα του Αμερικανικού Υπουργείου Περιβάλλοντος (Geter and Theurer, 1998 και Binger and Theurer, 2001) και χρησιμοποιείται για την προσομοίωση της απορροής, της στερεομεταφοράς ιζημάτων, της μεταφοράς θρεπτικών και φυτοφαρμάκων. Το μοντέλο ήταν άμεσα και δωρεάν διαθέσιμο μέσω διαδικτύου. Η πρώτη έκδοση του AGNPS προσομοίωνε την απόκριση μίας περιοχής μελέτης μόνο σε ένα συγκεκριμένο συμβάν (event) για μία συγκεκριμένη μέρα. Στη συνέχεια όμως, το μοντέλο εξελίχθηκε και προστέθηκε η δυνατότητα για συνεχή προσομοίωση με ημερήσιο βήμα (Ιορδανίδης, 2010). Η καινούρια έκδοση του μοντέλου ονομάστηκε AnnAGNPS (Annualized AGricultural Non Point Source model). προσφέρει πλέον τη δυνατότητα για συνεχείς προσομοιώσεις σε επίπεδο λεκάνης απορροής για οποιοδήποτε χρονικό διάστημα. Επίσης, για την ευκολότερη διαχείριση των δεδομένων εισόδου, δημιουργήθηκε γραφικό περιβάλλον χρήσης για GIS σε ArcView. Έτσι, το AnnAGNPS μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως εργαλείο αξιολόγησης σεναρίων διαχείρισης και επιλογής ΒΜΡ. Στην παρούσα εργασία χρησιμοποιήθηκε αποκλειστικά το AnnAGNPS και για λόγους συντομίας θα αναφέρεται ως AGNPS. Το μοντέλο μπορεί να προσομοιώσει ένα μεγάλο πλήθος παραμέτρων σε μία λεκάνη απορροής. Έχει τη δυνατότητα εκτίμησης του όγκου της απορροής, της στερεομεταφοράς ιζημάτων 136

158 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4: ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΙΚΑ ΕΡΓΑΛΕΙΑ και της μεταφοράς θρεπτικών. Επιπλέον, το AGNPS μπορεί να κάνει ξεχωριστή εκτίμηση για το ποσοστό μεταφοράς κάθε εδαφικού κλάσματος (άμμου, αργίλου και ιλύος) και συνολικής ποσότητας θρεπτικών σε κάθε κελί του καννάβου που χρησιμοποιεί. Το AGNPS έχει χρησιμοποιηθεί με επιτυχία σε πολλές διαφορετικές περιοχές του πλανήτη. Απαιτεί για τη ρύθμισή του μεγάλο πλήθος πολλών και διαφορετικών παραμέτρων, όπως δεδομένα κλίματος, βροχόπτωσης, χρήσης γης, σύστασης εδάφους. Τα παραπάνω ήταν διαθέσιμα για την περιοχή μελέτης, οπότε κρίθηκε σκόπιμο να αξιοποιηθούν Εφαρμογές του AGNPS Το AGNPS έχει χρησιμοποιηθεί από πολλούς ερευνητές παγκοσμίως για την προσομοίωση της στερεομεταφοράς σε μία λεκάνη, αλλά και για την προσομοίωση της μεταφοράς αζώτου και φωσφόρου, με πολύ θετικά αποτελέσματα και στις δύο κατηγορίες έρευνας. Στη συνέχεια αναφέρονται οι εργασίες και οι μεθοδολογίες που ακολουθήθηκαν κατά τη χρήση του μοντέλου. Μία από τις πρώτες εφαρμογές του μοντέλου, έγινε από τους Lenzi and Di Cuzio (1997) σε μια περιοχή που βρίσκεται στη βόρεια Ιταλία. Αξιολόγησαν το μοντέλο προσομοίωσης συμβάντων, δηλαδή την πρώτη έκδοση του AGNPS. Τα αποτελέσματα της εργασίας έδειξαν ότι η ρύθμιση του AGNPS για την απορροή και τη στερεομεταφορά ήταν πολύ ικανοποιητική, αφού οι αποκλίσεις στον υπολογισμό και των δύο παραμέτρων ήταν παρόμοιες. Σημαντικό επίσης είναι πως η υποεκτίμηση ή υπερεκτίμηση της στερεομεταφοράς ακολουθούσε την υποεκτίμηση ή υπερεκτίμηση της απορροής. Σε παρόμοιες παρατηρήσεις κατέληξαν και οι Polyakov et al. (2007), οι οποίοι χρησιμοποίησαν το AGNPS για την εκτίμηση της συσχέτισης μεταξύ του 137

159 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4: ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΙΚΑ ΕΡΓΑΛΕΙΑ όγκου της στερεομεταφοράς και των χρήσεων γης. Παράλληλα, εκτιμήθηκε και η απορροή σε μία λεκάνη στα νησιά της Χαβάης, τα οποία θεωρείται ότι έχουν τροπικό κλίμα. Σε αυτή την περίπτωση, παρατηρήθηκε μια τάση υπερεκτίμησης και υποεκτίμησης της απορροής ανάλογα με την ένταση του συμβάντος, με αποτέλεσμα να θεωρηθεί ως εγγενής στο AGNPS και ως ανεξάρτητη της περιοχής εφαρμογής. Οι διαφορετικές χρήσεις γης και το διαφορετικό κλίμα επιδρούν στις καμπύλες απορροής που χρησιμοποιεί το μοντέλο και θα πρέπει να δίνεται ιδιαίτερη σημασία σε κάθε προσομοίωση. Οι Sarangi et al. (2007) χρησιμοποίησαν το AGNPS για την εκτίμηση της διάβρωσης σε λεκάνες του σε μία άλλη περιοχή με τροπικό κλίμα που είναι η St. Lucia στην Καραϊβική. Επισημάνθηκε η τάση του μοντέλου για υπερεκτίμηση σε συμβάντα όπου σημειώνεται μικρή ποσότητα βροχόπτωσης και το αντίστροφο. Τα αποτελέσματα στο σύνολό τους ήταν θετικά, με αποκλίσεις της τάξεως του 15 20%. Οι Chowdary et al. (2001) χρησιμοποίησαν το AGNPS για την προσομοίωση της στερεομεταφοράς σε μία λεκάνη στην Ινδία. Ο κυριότερος σκοπός τους ήταν να καταδείξουν τη δυνατότητα χρήσης των GIS για τη δημιουργία μεγάλων σετ δεδομένων που απαιτούν μοντέλα όπως το AGNPS. Παράλληλα, μέσω του συνδυασμού των αποτελεσμάτων και της απεικόνισης σε περιβάλλον GIS δόθηκε η δυνατότητα εντοπισμού των ευαίσθητων ζωνών της περιοχής μελέτης. Η απόδοση του μοντέλου κινήθηκε σύμφωνα με τους ερευνητές σε αποδεκτά επίπεδα και παρατηρήθηκε μία μικρή υποεκτίμηση του όγκου της στερεομεταφοράς. Οι Liciardello et al. (2007) χρησιμοποίησαν το AGNPS για την εκτίμηση της απορροής στη λεκάνη της Cannata στην Σικελία. Παρατηρήθηκε μια τάση του μοντέλου για υπερεκτίμηση της απορροής σε περίπτωση συμβάντων που έχουν ως αποτέλεσμα μικρούς όγκους απορροής και το αντίστροφο. Η συνολική 138

160 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4: ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΙΚΑ ΕΡΓΑΛΕΙΑ απόδοση του μοντέλου ήταν ικανοποιητική και προτείνουν τη χρήση του σε λεκάνες απορροής με μεσογειακό περιβάλλον, δηλαδή σε περιπτώσεις σαν της Ελλάδας. Οι Jianchang et al. (2008) χρησιμοποίησαν το AGNPS στην Κίνα. Επειδή δεν υπήρχε διαθέσιμος μεγάλος όγκος δεδομένων, η μεθοδολογία που ακολουθήθηκε για την επαλήθευση των αποτελεσμάτων του μοντέλου ήταν η χρησιμοποίηση δεδομένων από μία ξεχωριστή λεκάνη η οποία περικλειόταν εξ ολοκλήρου από την περιοχή μελέτης τους. Χρησιμοποιώντας στατιστικές μεθόδους και συγκρίνοντας τις τιμές των παραμέτρων και μετρήσεων μεταξύ της περιοχής μελέτης και της περικλειόμενης λεκάνης ρύθμισαν και επαλήθευσαν τα αποτελέσματα του AGNPS με συντελεστή συσχέτισης 98%. Η μέθοδος αυτή, σύμφωνα με τους ερευνητές, πρακτικά επιτρέπει τη ρύθμιση του AGNPS στην εσωκλειόμενη λεκάνη και στη συνέχεια την επαλήθευση των αποτελεσμάτων στην περικλείουσα λεκάνη. Οι Baginska et al. (2003) χρησιμοποίησαν το AGNPS στο Σύδνεϋ, για την προσομοίωση του φορτίου φωσφόρου στην έξοδο της λεκάνης Currency Creek σε συνδυασμό με τον κώδικα PEST. Τα αποτελέσματα ήταν ικανοποιητικά όσον αφορά τις απορροές και τη στερεομεταφορά. Οι εκτιμήσεις των φορτίων φωσφόρου δεν ήταν ιδιαίτερα ικανοποιητικές, γεγονός που αποδόθηκε στην έλλειψη δεδομένων, καθώς εξεταζόταν και η δυνατότητα χρήσης του μοντέλου σε λεκάνες για τις οποίες δεν υπάρχουν διαθέσιμα δεδομένα. Οι Huang and Hong (2010) χρησιμοποίησαν και συνέκριναν την απόδοση του AGNPS και ενός, προγραμματισμένου από τους ίδιους, εμπειρικού μοντέλου GIS, όσον αφορά στην εκτίμηση των εκπομπών αζώτου και φωσφόρου στη λεκάνη του ποταμού Jiulong. Παρατηρήθηκε πως και τα δύο μοντέλα απέδωσαν πολύ ικανοποιητικά. Για τον λόγο αυτό, προτείνουν τη χρήση του μοντέλου GIS σε επίπεδο προμελέτης όταν δεν υπάρχει διαθέσιμος μεγάλος όγκος δεδομένων και 139

161 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4: ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΙΚΑ ΕΡΓΑΛΕΙΑ του AGNPS για την αξιολόγηση σεναρίων για την διαχείριση μίας λεκάνης και την επιλογή της ΒΜΡ. Οι Srivastava et al. (2001) επέκτειναν ακόμη περισσότερο τη χρήση του AGNPS, προγραμματίζοντας όλες τις λειτουργίες που προσφέρει ο Input Editor του AGNPS σε περιβάλλον GIS. Απλοποίησαν έτσι πάρα πολύ τη διαδικασία προετοιμασίας του μοντέλου, που αποτελεί και το πιο χρονοβόρο και πολύπλοκο κομμάτι της διαδικασίας προσομοίωσης. Στην Ελλάδα ο Ιορδανίδης (2010) χρησιμοποίησε το AGNPS για την εκτίμηση του κινδύνου νιτρορύπανσης των επιφανειακών υδάτινων σωμάτων της λεκάνης της πεδιάδας της Δράμας. Εξετάστηκε η περίπτωση της ρύπανσης από τις αζωτούχες ενώσεις που περιέχονται στα λιπάσματα που χρησιμοποιούνται στις καλλιέργειες της πεδιάδας με πολύ καλά αποτελέσματα. Οι παραπάνω εργασίες καταδεικνύουν ότι το AGNPS είναι ένα πολύ χρήσιμο και αξιόπιστο εργαλείο όταν υπάρχουν διαθέσιμα όλα τα δεδομένα για την σωστή ρύθμιση και λειτουργία του. Έχει αποδειχθεί ιδιαίτερα αξιόπιστο και έχει εφαρμοστεί σε πολλές διαφορετικές περιοχές του πλανήτη, συμπεριλαμβανομένης της Ελλάδας και της γειτονικής Ιταλίας, όπου οι κλιματικές συνθήκες είναι παρόμοιες. Δεδομένου ότι τα απαραίτητα δεδομένα ήταν διαθέσιμα για την εκπόνηση της παρούσας εργασίας, επιλέχθηκε το AGNPS ως το μοντέλο με το οποίο θα γινόταν η μοντελοποίηση και προσομοίωση της περιοχής μελέτης, δηλαδή της λεκάνης απορροής του ποταμού Νέστου κατάντη του Υδροηλεκτρικού φράγματος της Πλατανόβρυσης Παράμετροι προσομοίωσης Στην παρούσα εργασία πραγματοποιήθηκε η προσομοίωση της λεκάνης του ποταμού Νέστου, κατάντη των φραγμάτων, για την περίοδο , αλλά και 140

162 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4: ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΙΚΑ ΕΡΓΑΛΕΙΑ για την περίοδο Το πλήθος των παραμέτρων που πρέπει να δοθούν στο μοντέλο είναι πολύ μεγάλο. Πρέπει να περιγραφούν όλες οι διεργασίες που οδηγούν τελικά στην μεταφορά των φερτών υλικών στην έξοδο της λεκάνης στους Τοξότες. Οι παράμετροι αυτές σχετίζονται κυρίως με τις χρήσεις γης και με τη εδαφολογία της περιοχής (Ανδρεδάκη, 2008). Για κάθε χρήση γης πρέπει να αποδοθεί η αντίστοιχη καμπύλη απορροής (Runoff Curve) που της αντιστοιχεί, καθώς και ο κωδικός που θα την συσχετίσει με τις διαδικασίες που εκτελούνται σε αυτή κατά τη διάρκεια του έτους. Μέσω αυτών των παραμέτρων θα εισαχθούν οι διαδικασίες σποράς και συγκομιδής για τις χρήσεις γης που σχετίζονται με καλλιέργειες. Η εδαφολογία της περιοχής μελέτης περιγράφεται με τη χρήση του Editor. Για κάθε κωδικό εδάφους που έχει αντιστοιχιθεί στα κελιά του καννάβου του AGNPS εισάγεται η ακριβής μηχανική σύσταση και άλλες εδαφικές παράμετροι. Σε περίπτωση της πηγής στην περιοχή μελέτης γίνεται επίσης χρήση του Editor. Ένα μειονέκτημα του AGNPS, ως προς το θέμα αυτό, είναι ότι δεν δέχεται την εποχική διακύμανση της παροχής κάποιας πηγής αλλά μόνο μία ενιαία τιμή, ανηγμένη για ολόκληρο το έτος Καμπύλες απορροής Σύμφωνα με τη μέθοδο που προτείνει το εγχειρίδιο TR 55 του Αμερικανικού Υπουργείου Γεωργίας (Η.Π.Α.) και είναι ενσωματωμένη στον κώδικα προγράμματος του AGNPS, σε κάθε χρήση γης αποδόθηκε και μία καμπύλη απορροής,. Το εγχειρίδιο TR 55 κατατάσσει τα εδάφη σε τέσσερις (4) κατηγορίες ανάλογα με τη σύστασή τους. 141

163 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4: ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΙΚΑ ΕΡΓΑΛΕΙΑ Για κάθε κατηγορία και χρήση γης προτείνει διαφορετική καμπύλη απορροής, με αποτέλεσμα σε κάθε χρήση γης να αντιστοιχίζονται τέσσερις διαφορετικές καμπύλες, ανάλογα με τον τύπο του εδαφικού υποβάθρου,. Ο αριθμός κάθε καμπύλης απορροής εκφράζει το ποσοστό της βροχόπτωσης που απορρέει από την αντίστοιχη χρήση γης (Ιορδανίδης, 2010). Για την προσομοίωση της λεκάνης του Νέστου κατάντη των φραγμάτων χρησιμοποιήθηκαν δέκα (10) διαφορετικές καμπύλες απορροής. Χρησιμοποιήθηκε η ίδια καμπύλη απορροής σε περιπτώσεις χρήσεων γης που μπορούσαν να ομαδοποιηθούν στην ίδια κατηγορία. Η επιλογή των καμπυλών έγινε από τον αντίστοιχο Πίνακα του τεχνικού εγχειριδίου TR 55, όπως παρουσιάζεται στον Πίνακα 4.5. Η καμπύλη απορροής χρησιμοποιείται ως στοιχείο της αντίστοιχης χρήσης γης κατά την εισαγωγή των δεδομένων διαχείρισης προγραμμάτων (Management Schedule Data) του AGNPS. Αυτό εξυπηρετεί στον υπολογισμό της απορροής από κάθε κελί όταν εκτελεστούν διάφορα προγράμματα διαχείρισης. 142

164 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4: ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΙΚΑ ΕΡΓΑΛΕΙΑ Πίνακας 4.5: Καμπύλες απορροής ανά χρήση γης (TR 55). Υδρολογική ομάδα εδαφών Κωδικός Καμπύλης Κωδικός χρήσης γης Περιγραφή A Β C D 1 1 Town Houses ,3 Commercial & Business Paved parking lots, roofs, driveways, etc Industrial ,13,15 Straiqht row crops ,21 Contoured row crops Brush weed grass ,24,25 Oak aspen ,27 Pasture grassland Woods Woods Grass ,31,32 Newly graded areas Water bodies Στο Σχήμα 4.21 απεικονίζεται ο τρόπος εισαγωγής των στοιχείων μιας καμπύλης απορροής και στο Σχήμα 4.22 η χρήση της ως μέρους των δεδομένων για τα προγράμματα διαχείρισης. 143

165 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4: ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΙΚΑ ΕΡΓΑΛΕΙΑ Σχήμα 4.21: Στοιχεία καμπύλης απορροής. Σχήμα 4.22: Χρήση καμπύλης απορροής από το AGNPS. 144

166 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4: ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΙΚΑ ΕΡΓΑΛΕΙΑ Κατηγορίες χρήσεων γης Οι χρήσεις γης στο AGNPS, κατατάσσονται σε δύο κατηγορίες: Στις χρήσεις που αναφέρονται σε καλλιέργειες Στις υπόλοιπες που δεν εντάσσονται στην προηγούμενη κατηγορία. Ως χρήσεις μη καλλιεργειών νοούνται τα δάση, οι ακαλλιέργητες εκτάσεις και γενικά, οποιαδήποτε χρήση στην οποία δεν υφίστανται δραστηριότητες σχετικές με καλλιέργειες. Αξιοποιώντας τον παραπάνω διαχωρισμό επιτυγχάνεται η λεπτομερέστερη περιγραφή των χρήσεων γης, όσον αφορά ενέργειες που σχετίζονται με την περιγραφή της απορροής. Για την περιγραφή των χρήσεων γης των μη καλλιεργειών χρησιμοποιούνται μόνο στοιχεία τα οποία περιγράφουν την απορροή, όπως είναι το ποσοστό φυτοκάλυψης, το ύψος ανάσχεσης της βροχής κ.λπ. Η περιγραφή των χρήσεων γης που αναφέρονται σε καλλιέργειες απαιτεί αναλυτικά στοιχεία των καλλιεργειών, όπως είναι η ακριβής χρονική τοποθέτηση δραστηριοτήτων που σχετίζονται με τις καλλιέργειες (σπορά, συγκομιδή κ.λπ.) Χρήσεις γης μη καλλιεργειών Για τον υπολογισμό της απορροής από το σύνολο της λεκάνης, το AGNPS υπολογίζει την απορροή από κάθε κελί ανεξαρτήτως της χρήσης του στη λεκάνη. Για τον λόγο αυτό, μαζί με την αντιστοίχιση μιας καμπύλης απορροής σε κάθε χρήση γης απαιτούνται και ορισμένα ακόμη στοιχεία τα οποία βρίσκονται στις χρήσεις γης που δεν αναφέρονται σε καλλιέργειες. Τα στοιχεία αυτά είναι το ποσοστό φυτοκάλυψης (Annual Cover Ratio), το ύψος ανάσχεσης της βροχόπτωσης (ύψος στο οποίο για πρώτη φορά η βροχή 145

167 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4: ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΙΚΑ ΕΡΓΑΛΕΙΑ έρχεται σε επαφή με οτιδήποτε καλύπτει τον αντίστοιχο χώρο, Annual Rainfall Height), η μάζα των ριζών (Root mass) και η υπολειπόμενη επιφανειακή κάλυψη (Surface residue cover) όπως φαίνεται στο Σχήμα Στην περιοχή μελέτης υπάρχουν συνολικά 16 διακριτές χρήσεις γης. Οι 13 από αυτές χαρακτηρίστηκαν ως «μη καλλιέργειες» και περιλαμβάνουν τις αστικές υποδομές, τις δασικές εκτάσεις και τις υπόλοιπες εκτάσεις που δεν καλλιεργούνται από τον άνθρωπο. Με βάση τη διαθέσιμη βιβλιογραφία, έγινε μια ρεαλιστική εκτίμηση ανάλογα με κάθε χρήση. Σχήμα 4.23: Περιγραφή παραμέτρων χρήσεων γης μη καλλιεργειών. 146

168 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4: ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΙΚΑ ΕΡΓΑΛΕΙΑ Στον Πίνακα 4.6 παρουσιάζονται αναλυτικά οι παράμετροι που χρησιμοποιήθηκαν για καθεμία από τις δεκαεπτά χρήσεις γης που ανήκουν στην κατηγορία αυτή. Πίνακας 4.6: Παράμετροι χρήσεων γης μη καλλιεργειών. Χρήση Γης Κωδικός Μάζα Ριζών (kg/ha) Ετήσιο Ποσοστό Κάλυψης Annual Rainfall Heiqht (m) Υπολοιττόμενη Κάλυψη Εκτάσεων Συνεχής αστικός ιστός Ασυνεχής αστικός ιστός ,1 18 0, ,05 6 0,95 Αερολιμένες Μεταλλεία Αγρο δασικές εκτάσεις ,7 15 0,3 Πλατύφυλλα δάση ,9 25 0,1 Δάση κωνοφόρων ,9 25 0,1 Μεικτά δαση ,9 25 0,1 Φυσικά Λιβάδια ,5 1 0,5 Χορτολιβαδικές εκτάσεις Σκληρόφυλλη βλάστηση Μεταβατική ζώνη θάμνων δάσους ,5 1 0, ,6 1 0, q ,3 Παραλίες ,1 1 0,9 Βραχώδεις εκτάσεις Περιοχές με αραιή βλάστηση ,1 1 0, ,3 1 0,7 Ποτάμια ,

169 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4: ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΙΚΑ ΕΡΓΑΛΕΙΑ Χρήσεις γης καλλιέργειες Για την περιγραφή των δραστηριοτήτων που σχετίζονται με τις καλλιέργειες, είναι απαραίτητος ο τύπος της καλλιέργειας που εφαρμόζεται ανά κωδικό χρήσης γης. Κάθε καλλιέργεια αποκτά έναν μοναδικό κωδικό (Crop ID), ο οποίος αντιστοιχεί σε μία ή περισσότερες χρήσεις γης και περιέχει όλα τα στοιχεία της καλλιέργειας. Από τον τύπο της καλλιέργειας εξαρτάται η περίοδος σποράς και συγκομιδής της καλλιέργειας, καθώς και η απόδοσή της. Η ανεύρεση όλων αυτών των παραμέτρων γίνεται με τη χρήση ενσωματωμένου αρχείου του AGNPS. Το παραπάνω αρχείο περιέχει τα στοιχεία των κυριότερων καλλιεργειών, που συναντώνται και στην Ελλάδα, όπως οι χρόνοι ανάπτυξης των καλλιεργειών, καθώς και τα ποσοστά επιφανειακής και υπόγειας αποσύνθεσης. Ο χρήστης επιλέγει την αντίστοιχη καλλιέργεια και αυτόματα γίνεται χρήση όλων των παραμέτρων που είναι απαραίτητες για τον προσδιορισμό της. Οι μη αρδευόμενες εκτάσεις (κωδικός χρήσης γης 12) αποτελούνται κατά κύριο λόγο από σιτηρά, οπότε ήταν εύκολη η επιλογή τύπου καλλιέργειας (Σχήμα 4.24). Τα στοιχεία του χρόνου ανάπτυξης ελήφθησαν από βιβλιογραφικά δεδομένα (Παπαζαφειρίου 1999, Κουκουλάκης και Παπαδόπουλος 2000). Στην περιοχή μελέτης δεν υπάρχουν αρδευόμενες εκτάσεις, καθώς κατά κύριο λόγο η λεκάνη απορροής είναι δασική. Ως εκ τούτου, δε χρειάστηκε η ειδική ρύθμιση που προσφέρει το AGNPS για τις αρδευόμενες εκτάσεις. 148

170 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4: ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΙΚΑ ΕΡΓΑΛΕΙΑ Σχήμα 4.24: Παράμετροι καλλιέργειας για το σιτάρι. Οι κωδικοί 20,21 χρησιμοποιούν τις ίδιες παραμέτρους με τα σιτηρά, υποθέτοντας ότι οι καλλιέργειες που εφαρμόζονται εκεί έχουν παρόμοια συμπεριφορά Δεδομένα διαχείρισης πεδίου Η περιοχή μελέτης διακριτοποιήθηκε με την αντιστοίχιση ενός κωδικού χρήσης γης σε κάθε κελί του καννάβου. Η σύνδεση της κάθε χρήσης γης με τις δραστηριότητες που εκτελούνται σε αυτή γίνεται μέσω της εισαγωγής των τιμών του Πίνακα της διαχείρισης δεδομένων πεδίου (Field Data Management). Στον Πίνακα αυτό δηλώνεται ο τύπος χρήσης από τις πέντε κατηγορίες (cropland, 149

171 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4: ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΙΚΑ ΕΡΓΑΛΕΙΑ urban, pasture, forest, rangeland) και ο κωδικός του χρονοδιαγράμματος ενεργειών (Management Schedule ID) για κάθε κωδικό χρήσης γης (Management Field ID). Παράλληλα, καθορίζονται οι ημερομηνίες στις οποίες θα λάβουν χώρα ενέργειες, όπως είναι η σπορά και η συγκομιδή. Οι παραπάνω ενέργειες παίζουν σημαντικό ρόλο στον υπολογισμό των απορροών. Οι εισαγωγή των ημερομηνιών εξασφαλίζει τον προγραμματισμό των ενεργειών για κάθε χρήση γης (Σχήμα 4.25). Ένα ακόμη στοιχείο που είναι απαραίτητο είναι το έτος έναρξης της καλλιέργειας (πρώτο Γρηγοριανό έτος) για την κυκλική επανάληψη (rotation) των ενεργειών με τις οποίες έχει συσχετιστεί ο κάθε κωδικός χρήσης γης (Σχήμα 4.26). Έτσι γίνεται σωστή τοποθέτηση μέσα στη χρονική περίοδο προσομοίωσης των ενεργειών, οι οποίες επαναλαμβάνονται σε κύκλους μεγαλύτερους του ενός έτους. Ωστόσο η παράμετρος αυτή δεν είχε ιδιαίτερη σημασία, καθώς θεωρήθηκε ότι γίνεται συγκομιδή και σπορά των καλλιεργειών κάθε έτος από την αρχή. Σχήμα 4.25: Παράμετροι καλλιέργειας για το σιτάρι. 150

172 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4: ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΙΚΑ ΕΡΓΑΛΕΙΑ Σχήμα 4.26: Γρηγοριανό έτος για την κυκλική επανάληψη (rotation) των ενεργειών Δεδομένα διαχείρισης χρονοδιαγραμμάτων Σε αυτή την ομάδα παραμέτρων περιγράφονται αναλυτικά οι ενέργειες, που λαμβάνουν χώρα σε κάθε πρόγραμμα ενεργειών (Management Field Data). Κάθε πρόγραμμα περιέχει μία ή περισσότερες ενέργειες (events), οι οποίες προγραμματίζονται να λάβουν χώρα σε συγκεκριμένη στιγμή του έτους. Οι ενέργειες αυτές περιλαμβάνουν την σπορά και την συγκομιδή καθώς στην παρούσα εργασία δεν υπάρχουν οι διαδικασίες λίπανσης και άρδευσης. Επίσης κάθε πρόγραμμα (schedule) συσχετίζεται με την καμπύλη απορροής (runoff curve) που αντιστοιχεί στη δική του χρήση γης. Στο σημείο αυτό αποδίδεται ένα πρόγραμμα ενεργειών ακόμη και στους κωδικούς χρήσης που δεν αντιστοιχούν σε καλλιέργειες (non crop data) ώστε να είναι δυνατή η συσχέτιση με την καμπύλη απορροής τους. Στην περίπτωση αυτή απλώς αποδίδεται ο κωδικός μη καλλιέργειας (non crop data) και η καμπύλη 151

173 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4: ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΙΚΑ ΕΡΓΑΛΕΙΑ απορροής. Με αυτόν τον τρόπο περιγράφεται σωστά η απορροή της βροχόπτωσης από τα αντίστοιχα κελιά, για όλες της χρήσεις γης (καλλιέργειες, μη καλλιέργειες). Στους κωδικούς χρήσης γης γίνεται αναλυτική περιγραφή και ορίζεται ξεχωριστό συμβάν (event), μέσω των ενεργειών της εξέλιξης της καλλιέργειας με το χρόνο. Πρώτα εισάγεται η χρονική στιγμή της σποράς και στο τέλος, η συγκομιδή. Επίσης, γίνεται η αντιστοίχιση κάθε καλλιέργειας στον κωδικό χρήσης γης (Σχήμα 4.27). Σχήμα 4.27: Χρονοδιάγραμμα ενεργειών για τις καλλιέργειες. 152

174 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4: ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΙΚΑ ΕΡΓΑΛΕΙΑ Οι ημερομηνίες των ενεργειών που αφορούν την σπορά και τη συγκομιδή, έχουν ληφθεί από βιβλιογραφικές πηγές (Παπαζαφειρίου, 1999) και με βάση στοιχεία αγροτικών συνεταιρισμών. Για τις χρήσεις γης με κωδικούς 20 και 21 επιλέχθηκε η ίδια δέσμη ενεργειών, επειδή αντιπροσωπεύουν μη αρδευόμενες καλλιέργειες Δεδομένα διαχείρισης ενεργειών Το AGNPS είναι ένα μοντέλο που προσομοιώνει φυσικές διεργασίες. Συνεπώς είναι απαραίτητη η ρύθμιση της χρονική στιγμής κατά την οποία λαμβάνουν χώρα οι ενέργειες που σχετίζονται με τις καλλιέργειες, καθώς και η περιγραφή των επιπτώσεων κάθε ενέργειας στο έδαφος. Η περιγραφή αυτή γίνεται στην τελευταία ενότητα της ρύθμισης των παραμέτρων των χρήσεων γης, όπου περιγράφονται οι επιπτώσεις κάθε ενέργειας στο έδαφος. Κάθε ενέργεια που διαταράσσει το έδαφος επηρεάζει την υδραυλική συμπεριφορά του και συνεπώς και την απορροή. Οι επιπτώσεις αυτές αναφέρονται στο ποσοστό διατάραξης της δομής του εδάφους, στο τελικό ποσοστό κάλυψης, στην αρχική και στην τελική τραχύτητα. Με βάση αυτά τα στοιχεία το AGNPS υπολογίζει, με τη χρήση εσωτερικών αλγορίθμων, τους συντελεστές Manning για τον τελικό υπολογισμό της απορροής. Η περιγραφή των επιπτώσεων των ενεργειών γίνεται με τη χρήση δέκα κωδικών, που εισάγονται παράλληλα με τις τιμές των παραμέτρων κάθε ενέργειας. Σε αυτό το σημείο πρέπει να σημειωθεί πως κάθε ενέργεια μπορεί να περιέχει περισσότερους από έναν κωδικούς επίπτωσης. Για παράδειγμα, για την σπορά μιας καλλιέργειας, οι επιπτώσεις στο έδαφος είναι η διατάραξη της δομής και η σπορά μιας καλλιέργειας. Αναλυτικά οι κωδικοί των επιπτώσεων παρουσιάζονται στον Πίνακα

175 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4: ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΙΚΑ ΕΡΓΑΛΕΙΑ Πίνακας 4.7: Περιγραφή κωδικών επιπτώσεων. Κωδικός Επίπτωσης Περιγραφή 1 Καμία επίπτωση 2 Διατάραξη επιφάνειας εδάφους 3 Πρόσθεση υπόλοιπου καλλιέργειας 4 Πρόσθεση άλλων υπολοίπων 5 Αφαίρεση υπολοίπων 6 Συγκομιδή 7 Σπορά, έναρξη ανάπτυξης 8 Αφαίρεση καλλιέργειας 9 Νέα καλλιέργεια 10 Αφαίρεση προηγούμενου υπολοίπου Στην περίπτωση της προσομοίωσης της λεκάνης του Νέστου χρησιμοποιήθηκαν οι κωδικοί 1, 2, 6 και 7. Στο Σχήμα 4.28 απεικονίζεται ο τρόπος εισαγωγής των παραμέτρων κάθε ενέργειας. 154

176 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4: ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΙΚΑ ΕΡΓΑΛΕΙΑ Σχήμα 4.28: Εισαγωγή παραμέτρων ενεργειών για τις καλλιέργειες Εδαφολογία Σε κάθε κελί του καννάβου αποδόθηκε ένας κωδικός για τον τύπο εδάφους που αντιστοιχεί σε εκείνο το σημείο. Στον Input Editor του AGNPS εισάγονται οι πληροφορίες, που αφορούν τον κάθε τύπο εδάφους (Σχήμα 4.29). Εκτός από τη μηχανική σύσταση και τις τιμές των εδαφικών παραμέτρων, ορίζεται εδώ η μορφή της στρωμάτωσης (layers) του εδάφους, εφόσον υπάρχει, το ειδικό βάρος κάθε τύπου εδάφους και η υδρολογική ομάδα στην οποία ανήκει σύμφωνα με το τεχνικό εγχειρίδιο TR 55. Συσχετίζοντας τον κάθε τύπο εδάφους με αυτές τις πληροφορίες 155

177 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4: ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΙΚΑ ΕΡΓΑΛΕΙΑ εισάγεται στο AGNPS η πλήρης περιγραφή των εδαφών που απαιτείται για την προσομοίωση των διεργασιών που συντελούνται σε αυτά (διήθηση, απορροή κ.λπ.). Σχήμα 4.29: Παράμετροι περιγραφής εδάφους Σημειακή πηγή Φράγμα Το AGNPS προσφέρει την επιλογή της προσομοίωσης και σημειακών πηγών. Στην παρούσα έρευνα το υδροηλεκτρικό φράγμα της Πλατανόβρυσης προσομοιώθηκε ως μια σημειακή πηγή, με τιμή παροχής σε m 3 /s (Σχήμα 4.30). Η 156

178 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4: ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΙΚΑ ΕΡΓΑΛΕΙΑ τεχνική που χρησιμοποιήθηκε για την προσομοίωση της επίδρασης του φράγματος, ήταν η τροποποίηση του ψηφιακού μοντέλου εδάφους της περιοχής και η αντικατάσταση του φράγματος με μία σημειακή πηγή παροχής νερού. Με τον τρόπο αυτό δόθηκε η θέση της πηγής που βρίσκεται στην Λεκάνη απορροής του Νέστου και είναι η θέση του φράγματος της Πλατανόβρυσης (Σχήμα 4.31). Σχήμα 4.30: Παροχή πηγής (m 3 /s). 157

179 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4: ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΙΚΑ ΕΡΓΑΛΕΙΑ Σχήμα 4.31: Πηγή Πλατανόβρυσης. Η τιμή της ετήσιας παροχής υπολογίστηκε από τη μέση ετήσια καταγεγραμμένη ποσότητα για τα έτη σε m 3 /s. Ο Input Editor του προγράμματος είναι προσανατολισμένος στην προσομοίωση πηγών οι οποίες δίνουν σταθερή παροχή στην λεκάνη και όχι στην προσομοίωση φυσικών πηγών οι οποίες έχουν εποχική διακύμανση (Ιορδανίδης, 2010). 158

180 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4: ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΙΚΑ ΕΡΓΑΛΕΙΑ Σύνθεση κλιματικών δεδομένων Το βασικό αρχείο (AGNPS.inp) από το οποίο το μοντέλο αντλεί όλες τις πληροφορίες που είναι απαραίτητες για την εκτέλεσή του, εισάγεται μέσω του Input Editor στο αρχείο εισόδου του AGNPS. Για την ρύθμιση του μοντέλου εισάγονται εκτός από το αρχείο εισόδου και τα αρχεία που περιέχουν τα δεδομένα κλίματος για τους δυο σταθμούς (Σχήμα 4.32). Στη συνέχεια πραγματοποιήθηκε η διαδικασία ρύθμισης του μοντέλου. Σχήμα 4.32: Πηγές κλιματικών δεδομένων. 159

181 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 5: ΡΥΘΜΙΣΗ ΚΑΙ ΕΠΑΛΗΘΕΥΣΗ ΤΟΥ ΜΟΝΤΕΛΟΥ 5. Ρύθμιση και επαλήθευση του μοντέλου 5.1 Γενικά Το AGNPS είναι ένα μοντέλο κατανεμημένων παραμέτρων (distributed parameter model) που προσομοιώνει την απόκριση υδρολογικών λεκανών και έχει τη δυνατότητα υπολογισμού του όγκου απορροής της λεκάνης και του όγκου της στερεομεταφοράς στην έξοδό της. Οι συναρτήσεις στερεομεταφοράς του μοντέλου περιγράφουν (Frere et al., 1980) τη μεταφορά ιζημάτων που μεταφέρονται με τη ροή στο υδρογραφικό δίκτυο. Επιπλέον, το AGNPS έχει τη δυνατότητα για την εκτίμηση της ποσότητας των νιτρικών, της μεταφοράς φυτοφαρμάκων και των ζιζανιοκτόνων, η οποία όμως δεν χρησιμοποιήθηκε στην παρούσα εργασία. Το AGNPS απαιτεί ένα πολύ μεγάλο πλήθος παραμέτρων εισόδου (input parameters). Οι περισσότερες από αυτές αφορούν στην περιγραφή των γεωμετρικών στοιχείων της λεκάνης και υπολογίζονται αυτόματα με τη χρήση του περιβάλλοντος GIS που συνοδεύει το μοντέλο. Η πλειονότητα των γεωμετρικών παραμέτρων που εισάγονται στο μοντέλο δεν μεταβάλλονται καθώς αναφέρονται στη γεωμετρία και στις πρακτικές που εφαρμόζονται στη λεκάνη (Ιορδανίδης, 2010). Παράλληλα είναι απαραίτητη η λεπτομερής περιγραφή της σύστασης και στρωμάτωσης του επιφανειακού εδάφους. Η περιγραφή των χρήσεων γης, των καλλιεργειών, των βροχοπτώσεων, και των παροχών ποταμού ολοκληρώνει τις αρχικές ρυθμίσεις. Για τη ρύθμιση του μοντέλου η παράμετρος που μεταβαλλόταν μέχρι να ρυθμιστούν οι τιμές του όγκου απορροής και του στερεοφορτίου στην έξοδο της λεκάνης ήταν η παροχή του ποταμού κατάντη του υδροηλεκτρικού φράγματος της Πλατανόβρυσης. 160

182 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 5: ΡΥΘΜΙΣΗ ΚΑΙ ΕΠΑΛΗΘΕΥΣΗ ΤΟΥ ΜΟΝΤΕΛΟΥ 5.2 Διαθέσιμα δεδομένα Για τη ρύθμιση του AGNPS χρησιμοποιήθηκαν οι τιμές των μετρήσεων που παραχωρηθήκαν από την περιφέρεια ανατολικής Μακεδονίας Θράκης και τη Δημόσια Επιχείρηση Ηλεκτρισμού (Δ.Ε.Η.), η οποία διαθέτει μετρήσεις σε ένα μεγάλο αριθμό σημείων για την παρακολούθηση της λεκάνης απορροής του ποταμού Νέστου. Οι μετρήσεις αφορούν τις τιμές των παροχών και του στερεοφορτίου του ποταμού, στην περιοχή κατάντη του φράγματος της Πλατανόβρυσης (Σχήματα 5.1 και 5.2). Σχήμα 5.1: Σημείο μέτρησης παροχής Νέστου (Πλατανόβρυση). 161

183 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 5: ΡΥΘΜΙΣΗ ΚΑΙ ΕΠΑΛΗΘΕΥΣΗ ΤΟΥ ΜΟΝΤΕΛΟΥ Σχήμα 5.2: Σημείο μέτρησης στερεοφορτίου και απορροής (Τοξότες Ξάνθης). Η ΔΕΗ ήταν η μοναδική υπηρεσία που εκτελούσε μετρήσεις στερεοφορτίου στα ελληνικά ποτάμια. Σταμάτησε οποιαδήποτε μέτρηση το Σήμερα δεν εκτελείται καμιά στερεοϋδρομέτρηση στα ελληνικά ποτάμια και είναι παντελώς άγνωστη η διάβρωση και η στερεοαπορροή στη χώρα. Υπάρχουν μόνο αποσπασματικές μετρήσεις της μάζας φερτών υλικών που έχουν αποτεθεί σε ταμιευτήρες (π.χ. ΕΚΘΕ στο Πολύφυτο, ΕΜΠ στα Κρεμαστά). 162

184 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 5: ΡΥΘΜΙΣΗ ΚΑΙ ΕΠΑΛΗΘΕΥΣΗ ΤΟΥ ΜΟΝΤΕΛΟΥ Στην περιοχή μελέτης υπήρχαν διαθέσιμα δεδομένα στερεοφορτίου για τα έτη 1980 και Παράλληλα στην ίδια περιοχή και την ίδια χρονική περίοδο, υπάρχει μελέτη εκτίμησης της στερεοαπορροής με χρήση δυο διαφορετικών μοντέλων (Hrissanthou, 2002). Συνεπώς δόθηκε η δυνατότητα σύγκρισης και επαλήθευσης των αποτελεσμάτων με τα αποτελέσματα του AGNPS. Η ρύθμιση του μοντέλου έγινε για το έτος 1980 και η επαλήθευση των αποτελεσμάτων για το έτος Υπολογισμός απορροής Για τον υπολογισμό της απορροής γίνεται χρήση της μεθόδου που προτείνει η TR 55, όπου σε κάθε τύπο χρήσης γης και εδάφους αντιστοιχίζεται μια μοναδική καμπύλη απορροής (Curve Number Method). Δεδομένου ότι η συνολική απορροή είναι ευαίσθητη στην επιλογή της κατάλληλης καμπύλης (Binger et al., 1998), η επιλογή της έγινε με ιδιαίτερη προσοχή, ώστε τα αποτελέσματα που θα προκύψουν να είναι αξιόπιστα. Η απορροή υπολογίζεται ως: Q WI 0.2 S WI 0.8 S S CN όπου Q είναι η επιφανειακή απορροή, WI η εισροή νερού (κατακρήμνιση ή άρδευση), S ο συντελεστής κατακράτησης και CN ο Αριθμός Καμπύλης (Curve Number), που σχετίζεται με κάθε συγκεκριμένο τύπο εδάφους. 163

185 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 5: ΡΥΘΜΙΣΗ ΚΑΙ ΕΠΑΛΗΘΕΥΣΗ ΤΟΥ ΜΟΝΤΕΛΟΥ 5.4 Υπολογισμός στερεοαπορροής Η αποκόλληση του εδάφους, η απόθεση, η μεταφορά ιζημάτων αποτελούν σημαντικά ζητήματα για τη ρύθμιση της στερομεταφοράς στη λεκάνη απορροής. Τα αποκολλημένα σωματίδια εδάφους μπορεί να προκαλέσουν υποβάθμιση των κατάντη υδατορευμάτων και οικοτόπων αλλά και προβλήματα πρόσχωσης ταμιευτήρων. Επιπλέον είναι φορείς πολλών μολυσματικών παραγόντων, όπως ο φώσφορος και τα φυτοφάρμακα. Δεδομένης λοιπόν της σημασίας της διάβρωσης του εδάφους, ήταν σημαντική η προσομοίωση των παραπάνω διεργασιών. Το AGNPS χρησιμοποιεί την Αναθεωρημένη Γενική Εξίσωση Απώλειας Εδάφους (Revised Universal Soil Loss Equation, RUSLE) για την πρόβλεψη της διάβρωσης του εδάφους. Υπάρχουν αρκετές υπορουτίνες που μπορούν να ενσωματωθούν στο AGNPS, για τη προσομοίωση της διάβρωσης. Οι παράγοντες που εξεταστήκαν ήταν ο αριθμός των δεδομένων εισόδου, το χρονικό βήμα, η λεπτομέρεια της στερεομεταφοράς, η απόκλιση και η διάρκεια της εκτέλεσης. Η Αναθεωρημένη Γενική Εξίσωση Απώλειας Εδάφους επιλέχτηκε ως η πλέον κατάλληλη για τους ακολούθους λόγους: Μικρή επιβάρυνση των ήδη απαιτούμενων δεδομένων εισόδου. Το ελάχιστο χρονικό βήμα ήταν 15 ημέρες. Παρόλο που είναι μεγαλύτερο από το ημερήσιο χρονικό βήμα του AGNPS, δεν θεωρείται σημαντικός περιορισμός δεδομένου του γεγονότος πως οι παράγοντες Κ και C της αναθεωρημένης εξίσωσης δε διαφέρουν σημαντικά από μέρα σε μέρα. Το επίπεδο της λεπτομέρειας στον υπολογισμό του παράγοντα C είναι σημαντικό λόγω των πολλών διεργασιών που λαμβάνουν χωρά κατά τη διάρκεια της διατάραξης του εδάφους. Η λεπτομέρεια αυτή κρίθηκε αναγκαία για τη σωστή προσομείωση της διάβρωσης του εδάφους. 164

186 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 5: ΡΥΘΜΙΣΗ ΚΑΙ ΕΠΑΛΗΘΕΥΣΗ ΤΟΥ ΜΟΝΤΕΛΟΥ Τη διαθεσιμότητα των απαραιτήτων δεδομένων από δημόσιες υπηρεσίες. Κατά το στάδιο της προετοιμασίας των δεδομένων το AGNPS υπολογίζει τους παράγοντες LS, C και P για κάθε κελί της λεκάνης. Η παραπάνω διαδικασία ακολουθεί την ροή του Σχήματος 5.3. Σχήμα 5.3: Διάγραμμα ροής υπολογισμού της παραμέτρου C (TR 55). 165

187 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 5: ΡΥΘΜΙΣΗ ΚΑΙ ΕΠΑΛΗΘΕΥΣΗ ΤΟΥ ΜΟΝΤΕΛΟΥ Το AGNPS υπολογίζει και έναν παράγοντα Κ για κάθε έδαφος στη λεκάνη (Σχήμα 5.4). Σχήμα 5.4: Διάγραμμα ροής υπολογισμού της παραμέτρου Κ (TR 55). Η παράμετρος P που χρησιμοποιείται για τον προσδιορισμό της στερεοαπορροής προσδιορίζεται εσωτερικά με βάση τις επιλογές που παρέχει το AGNPS για κάθε χρήση γης και φαίνονται στον Πίνακα. Ο προσδιορισμός του παράγοντα P ακολουθεί τη ροη του Σχήματος

188 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 5: ΡΥΘΜΙΣΗ ΚΑΙ ΕΠΑΛΗΘΕΥΣΗ ΤΟΥ ΜΟΝΤΕΛΟΥ Πίνακας 5.1: Κωδικοί για τις διάφορες χρήσεις γης. Landuse Specified in Field Data Cropland Pasture Rangeland Forest Urban RUSLE Predefined Cover Code 5 light cover and/or moderately rough 1 established sod forming grass 4 moderate cover and/or rough 3 heavy cover and or very rough 2 1st year grass or cut for hay Σχήμα 5.5: Διάγραμμα ροής υπολογισμού της παραμέτρου P (TR 55). Ο προσδιορισμός των καταλλήλων τιμών των παραμέτρων που επηρεάζουν τη στερεομεταφορά είναι απαραίτητος για τη χρήση του μοντέλου στην εκτίμηση της απόκρισης της λεκάνης. Η ρύθμιση του μοντέλου έγινε μεταβάλλοντας τις τιμές των διάφορων παραμέτρων, εντός αποδεκτών ορίων (Binger et al., 1998). Οι τιμές 167

189 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 5: ΡΥΘΜΙΣΗ ΚΑΙ ΕΠΑΛΗΘΕΥΣΗ ΤΟΥ ΜΟΝΤΕΛΟΥ των παραμέτρων που επιλέχθηκαν είναι αυτές που καθιστούσαν τη διαφορά μεταξύ των μετρημένων και υπολογισμένων τιμών στερεοαπορροής ελάχιστη. Το ίζημα που απορρέει στην άκρη της λεκάνης είναι κατανεμημένο σε 3 κατηγορίες σωματιδίων: 1) Πηλός 2) Λάσπη 3) Άμμος Ο Πίνακας 5.2 περιέχει τις στατικές ιδιότητες για κάθε κατηγορία σωματιδίων, που προέρχονται από τις αντίστοιχες πυκνότητες και τις ταχύτητες πτώσης τους. Πίνακας 5.2: Στατικές ιδιότητες για κάθε κατηγορία σωματιδίων (TR 55). Sediment Particle Particle Deposition Deposition Deposition Particle Density Fall Mass Rate Ratio Ratio Class Velocity Rate Mass Rate (Mg/m 3 ) (mm/s) (g/m 2 /s) ( ) (Mg particle/ Mg clay) Clay E Silt E Sand E Το στερεοφορτίο υπολογίζεται: S y 0.22Q 0.68 q 0.95 p K LS C P 168

190 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 5: ΡΥΘΜΙΣΗ ΚΑΙ ΕΠΑΛΗΘΕΥΣΗ ΤΟΥ ΜΟΝΤΕΛΟΥ όπου S y είναι το στερεοφορτίο, Q η επιφανειακή απορροή, q p ο υψηλότερος λόγος επιφανειακής απορροής και K, L, S, C και P συντελεστές της Αναθεωρημένης Γενικής Εξίσωσης Απώλειας Εδάφους (Revised Universal Soil Loss Equation, RUSLE). Ο σημαντικότερος από αυτούς τους συντελεστές είναι ο συντελεστής διαβρωσιμότητας K, που επηρεάζει τη χωρική μεταβλητότητα των απωλειών εδάφους (sediment losses). Ο συντελεστής K, που είναι σημαντικός για τον καθορισμό της ευαισθησίας του εδάφους στη διάβρωση, συνδέεται άμεσα με τις ιδιότητες του εδάφους. Στο AGNPS, η εκτίμηση της στερεομεταφοράς είναι ευαίσθητη ως προς τις τιμές της λεπτόκοκκης άμμου, της πυκνότητας των ριζικών συστημάτων, του ακάλυπτου μη συγκρατούμενου εδάφους και του ποσοστού δενδροκάλυψης (Paschalidis, Iordanidis and Anagnostopoulos, 2014). Πιο συγκεκριμένα, η στερεοαπορροή στη λεκάνη εξαρτάται κυρίως από τη ριζική μάζα της βλάστησης, τη διαβρωσιμότητα του εδάφους, το μέσο ύψος των δένδρων, το ποσοστό του ακάλυπτου εδάφους και το ποσοστό δενδροκάλυψης (Cox and Madramootoo, 1998). Οι δύο τελευταίες παράμετροι έχουν την σημαντικότερη επίδραση στον υπολογισμό της στερεομεταφοράς (Bhattarai and Dutta, 2007). Υψηλές στερεοπαροχές παρατηρήθηκαν σε περιοχές με μεγάλη κλίση και μικρό ποσοστό αργίλου στο έδαφός τους. 5.5 Ρύθμιση του μοντέλου Η ρύθμιση του AGNPS πραγματοποιήθηκε για το έτος Η ρύθμιση πραγματοποιήθηκε διατηρώντας τις τιμές των περισσότερων παραμέτρων σταθερές και μεταβάλλοντας τις τιμές που αφορούσαν την παροχή του ποταμού εντός της λεκάνης. Η παροχή του ποταμού επιλέχθηκε ως η παράμετρος της 169

191 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 5: ΡΥΘΜΙΣΗ ΚΑΙ ΕΠΑΛΗΘΕΥΣΗ ΤΟΥ ΜΟΝΤΕΛΟΥ οποίας η τιμή θα μεταβάλλονταν μέχρι να επιτευχθεί η ρύθμιση του μοντέλου. Πιο συγκεκριμένα χρησιμοποιήθηκαν οι τιμές των μετρήσεων παροχής στη θέση Πλατανόβρυση (Σχήμα 5.6). Σχήμα 5.6: Σημείο μέτρησης παροχής ποταμού. Όσον αφορά τις ημερήσιες τιμές βροχόπτωσης και τις υπόλοιπες κλιματικές παραμέτρους χρησιμοποιήθηκαν τα δεδομένα από τους σταθμούς του Μεσοχωρίου και της Πρασινάδας εντός της περιοχής μελέτης. 170

192 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 5: ΡΥΘΜΙΣΗ ΚΑΙ ΕΠΑΛΗΘΕΥΣΗ ΤΟΥ ΜΟΝΤΕΛΟΥ Σχήμα 5.7: Μετεωρολογικοί σταθμοί εντός της περιοχής μελέτης. Οι παράμετροι της εδαφικής σύστασης, των χρήσεων γης, καθώς επίσης και τα προγράμματα των καλλιεργειών (σπορά, συγκομιδή) που επηρεάζουν σημαντικά τις απορροές στο υδρογραφικό δίκτυο της λεκάνης θεωρήθηκαν αμετάβλητα. Χρησιμοποιήθηκαν τα στοιχεία που ήταν ήδη διαθέσιμα, μέσω του editor του μοντέλου (Πασχαλίδης, Ιορδανίδης, Αναγνωστόπουλος, 2014). Οι παροχές του ποταμού και φυσικά οι βροχοπτώσεις αποτελούν τη σημαντικότερη παράμετρο που επηρεάζει την ποσότητα νερού που απορρέει από την περιοχή μελέτης. Οι παροχές αφορούν μια μέση τιμή για ολόκληρο το έτος, συνεπώς η ρύθμιση της απορροής μπορεί να γίνει μόνο σε ετήσια βάση. 171

193 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 5: ΡΥΘΜΙΣΗ ΚΑΙ ΕΠΑΛΗΘΕΥΣΗ ΤΟΥ ΜΟΝΤΕΛΟΥ 5.6 Αποτελέσματα ρύθμισης Ως αρχεία αποτελεσμάτων δημιουργήθηκαν τα αρχεία που αναφέρονται στη μέση ετήσια παροχή του ποταμού και του στερεοφορτίου που εκρέουν από τη λεκάνη στη θέση Τοξότες. Σχήμα 5.8: Σημείο μέτρησης απορροής και στερεοφορτίου. Στον Πίνακα 5.3 δίνονται οι τιμές του στερεοφορτίου της λεκάνης απορροής και της παροχής του ποταμού μετά την προσομοίωση, καθώς και οι τιμές στόχοι. 172

194 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 5: ΡΥΘΜΙΣΗ ΚΑΙ ΕΠΑΛΗΘΕΥΣΗ ΤΟΥ ΜΟΝΤΕΛΟΥ Πίνακας 5.3: Αποτελέσματα ρύθμισης του μοντέλου. Παράμετρος Προσομοίωσης Τιμή 1980 (από μετρήσεις) Τιμή 1980 (από προσομοίωση) Απόκλιση % Απορροή (m 3 /s) 48,66 47,58 2,21% Στερεοφορτίο (tn/year) ,24% Από τη σύγκριση των τιμών του Πίνακα 5.3 είναι φανερό ότι οι αποκλίσεις μεταξύ των μετρημένων και υπολογισμένων τιμών της απορροής και στερεοφορτίου βρίσκονται εντός αποδεκτών ορίων (Young et al., 1994). Συνεπώς, η ρύθμιση μπορεί να θεωρηθεί επιτυχής και το AGNPS δύναται να χρησιμοποιηθεί για την εκτίμηση της παροχής και της στερεομεταφοράς της λεκάνης. 5.7 Επαλήθευση To τελευταίο στάδιο πριν τη χρήση του AGNPS για την αξιολόγηση διαφόρων σεναρίων διαχείρισης (Management Practices) ήταν η επαλήθευση των αποτελεσμάτων που δίνει το μοντέλο για μια διαφορετική χρονική περίοδο από αυτήν για την οποία ρυθμίστηκε. Η επαλήθευση του AGNPS πραγματοποιήθηκε για το έτος Σκοπός της διαδικασίας επαλήθευσης είναι η εκτίμηση της απορροής και του στερεοφορτίου να μην διαφέρει σημαντικά από τις μετρημένες τιμές διατηρώντας αμετάβλητες 173

195 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 5: ΡΥΘΜΙΣΗ ΚΑΙ ΕΠΑΛΗΘΕΥΣΗ ΤΟΥ ΜΟΝΤΕΛΟΥ όλες τις παραμέτρους της προσομοίωσης. Οι μόνες παράμετροι για τις οποίες έγινε εκ νέου εκτίμηση για τις τιμές τους ήταν οι τιμές των παραμέτρων κλίματος και της βροχόπτωσης. 5.8 Αποτελέσματα επαλήθευσης Στον Πίνακα 5.4 δίνονται οι τιμές του στερεοφορτίου της λεκάνης απορροής και της παροχής του ποταμού μετά την προσομοίωση, καθώς και οι τιμές στόχοι. Πίνακας 5.4: Αποτελέσματα επαλήθευσης του μοντέλου. Παράμετρος Προσομοίωσης Τιμή 1981 (από μετρήσεις) Τιμή 1981 (από προσομοίωση) Απόκλιση % Απορροή (m 3 /s) 54,10 53,21 1,58% Στερεοφορτίο (tn/year) ,72% Από τον Πίνακα 5.4 προκύπτει ότι τα αποτελέσματα των προσομοιώσεων συμφωνούν ικανοποιητικά με τις μετρήσεις. Η συνολική ποσότητα νερού που εκρέει από τη λεκάνη είναι ελαφρώς διαφορετική σε σχέση με τα αποτέλεσμα της ρύθμισης διότι εκτός από την πηγή στην απορροή συνεισφέρουν και οι βροχοπτώσεις. Η απόκλιση όμως είναι μικρή (της τάξεως του 1,5%) οπότε η προσομοίωση της απορροής μπορεί να θεωρηθεί επιτυχημένη. 174

196 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 5: ΡΥΘΜΙΣΗ ΚΑΙ ΕΠΑΛΗΘΕΥΣΗ ΤΟΥ ΜΟΝΤΕΛΟΥ Τα αποτελέσματα για το στερεοφορτίο στην έξοδο της λεκάνης είναι επίσης ικανοποιητικά. Συγκεκριμένα, σύμφωνα με τον Πίνακα 5.4 η απόκλιση μπορεί να θεωρηθεί αρκετά ικανοποιητική σε σχέση και με άλλες περιοχές εφαρμογής του AGNPS (Sarangi et al., 2007). Συμπερασματικά λοιπόν το AGNPS είναι σε θέση να προσομοιώσει την απόκριση της λεκάνης και να χρησιμοποιηθεί για την εξέταση σεναρίων μελλοντικής χρήσης ή σεναρίων επιλογής βέλτιστου τρόπου διαχείρισης της λεκάνης (Best Management Practice BMP). 175

197 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 6: ΠΡΟΣΟΜΟΙΩΣΕΙΣ ΑΠΟΚΡΙΣΗΣ ΤΗΣ ΛΕΚΑΝΗΣ ΑΠΟΡΡΟΗΣ 6. Προσομοιώσεις απόκρισης της λεκάνης απορροής 6.1 Γενικά Η εδαφική διάβρωση θεωρείται σήμερα ως μια σημαντική απειλή υποβάθμισης της γης των Μεσογειακών χωρών. Περισσότερο από το ένα τρίτο του ελλαδικού χώρου βρίσκεται σε υψηλό κίνδυνο διάβρωσης ή έχει ερημοποιηθεί. Η διάβρωση ως φυσική διεργασία είναι συνάρτηση πολλών παραγόντων (φυσικών περιβαλλοντικών, ανθρωπογενών) που δρουν είτε μεμονωμένα είτε αλληλεπιδρούν μεταξύ τους. Η διάβρωση των εδαφών αποτελεί τον μεγαλύτερο κίνδυνο υποβάθμισης των λοφωδών περιοχών. Επιφέρει δραστική μείωση του βάθους του εδάφους και συνεπώς, του διαθέσιμου ύδατος για την ανάπτυξη των φυτών, της γονιμότητας και της παραγωγικότητας των εδαφών, καθώς και της βλάστησης. Άλλες σημαντικές διεργασίες διάβρωσης είναι η αλάτωση και αλκαλίωση των εδαφών, που παρατηρείται ιδιαίτερα στις πεδινές παράκτιες περιοχές, όπου συνοδεύεται με υπερεκμετάλλευση και υποβάθμιση των υπογείων υδάτων. Η διάβρωση εκτός από τις σημαντικότατες επιπτώσεις που έχει στο φυσικό περιβάλλον, επιδρά αρνητικά στην οικονομία και κοινωνία μίας περιοχής, αφού υποβαθμίζοντας τους φυσικούς πόρους, μειώνει την παραγωγικότητα ενός τόπου και κατ επέκταση το αγροτικό εισόδημα, προκαλώντας μετακινήσεις πληθυσμού σε άλλες περιοχές με περισσότερες δυνατότητες απασχόλησης. Ανάλογα με την ένταση δράσης των διεργασιών διάβρωσης, η υποβάθμιση μπορεί να είναι αντιστρεπτή, δηλαδή να υπάρχει δυνατότητα ανάκαμψης, εάν μια ή περισσότερες από τις διεργασίες διάβρωσης εξαλειφθούν, ή μη αντιστρεπτή εάν η υποβάθμιση είναι πολύ μεγάλη (μείωση βάθους εδάφους μεγαλύτερη από μια κρίσιμη τιμή). Η προστασία των φυσικών πόρων μίας περιοχής από τη διάβρωση απαιτεί τη μελέτη και λεπτομερή απογραφή όλων των παραγόντων που την προκαλούν και την 176

198 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 6: ΠΡΟΣΟΜΟΙΩΣΕΙΣ ΑΠΟΚΡΙΣΗΣ ΤΗΣ ΛΕΚΑΝΗΣ ΑΠΟΡΡΟΗΣ λήψη των απαραιτήτων κατά περίπτωση τεχνικών και θεσμικών μέτρων για την ορθολογική διαχείριση και προστασία (Walling, 1977). Η ερημοποίηση θεωρείται σήμερα ως μια σημαντική απειλή υποβάθμισης των Μεσογειακών χωρών. Η λεκάνη της Μεσογείου παρόλο που αποτελεί ένα πολύπλοκο μωσαϊκό από διαφορετικά οικοσυστήματα, διαφορετικούς πολιτισμούς και κατά συνέπεια από διαφορετική ιστορία ανθρώπινης παρέμβασης στο περιβάλλον, έχει ως κοινό παρονομαστή μια σειρά παραγόντων που συμβάλλουν στο φαινόμενο της ερημοποίησης. Οι παράγοντες αυτοί είναι οι κλιματικές συνθήκες με τη μεγάλη διακύμανση και τις συχνές και μεγάλης έντασης βροχοπτώσεις, τις εποχιακές ξηρασίες, το έντονο τοπογραφικό ανάγλυφο και την γενικά περιορισμένη φυτική κάλυψη. Επίσης η μακρά ιστορία παρέμβασης στο περιβάλλον, αλλά και η πρόσφατη εγκατάλειψη των αγροτικών περιοχών με την ταυτόχρονη μείωση του αγροτικού δυναμικού συνεπικουρούν στη εξάπλωση του φαινομένου (Stamoulakis et al., 2010). Ο ελλαδικός χώρος εμφανίζεται έντονα υποβαθμισμένος με πολλές περιοχές να αντιμετωπίζουν σημαντικό κίνδυνο ερημοποίησης. Οι περιοχές υψηλού κινδύνου ερημοποίησης είναι η δυτική Στερεά Ελλάδα, το μεγαλύτερο μέρος της Πελοποννήσου, η ορεινή ζώνη των Ιονίων νήσων, η Κρήτη, τα νησιά του Αιγαίο, η Εύβοια και μέρος της Ηπείρου, Θεσσαλίας και Θράκης. Όπως προκύπτει από πρόσφατες μελέτες, το 35% του ελλαδικού χώρου βρίσκεται σε υψηλό κίνδυνο ερημοποίησης ή έχει ήδη ερημοποιηθεί, ενώ το 49% θεωρείται ότι βρίσκεται σε μέτριο κίνδυνο ερημοποίησης (Σχήμα 6.1). 177

199 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 6: ΠΡΟΣΟΜΟΙΩΣΕΙΣ ΑΠΟΚΡΙΣΗΣ ΤΗΣ ΛΕΚΑΝΗΣ ΑΠΟΡΡΟΗΣ Σχήμα 6.1. Χάρτης δυνητικού κινδύνου ερημοποίησης της Ελλάδας (Ζαλίδης,1999). Η διάβρωση ως φυσική διεργασία είναι συνάρτηση πολλών παραγόντων που δρουν είτε μεμονωμένα είτε αλληλεπιδρούν μεταξύ τους. Οι παράγοντες αυτοί είναι φυσικοί περιβαλλοντικοί, και ανθρωπογενείς. Συνδυασμός αντίξοων φυσικών συνθηκών με αρνητική ανθρώπινη παρέμβαση στο περιβάλλον που πιθανά να επιβάλλεται από δεδομένους κοινωνικο οικονομικούς παράγοντες οδηγούν σε ερημοποίηση σημαντικών εκτάσεων γης (Metalinos,2009). Το Μεσογειακό κλίμα χαρακτηρίζεται από μεγάλες εποχιακές και ετήσιες διακυμάνσεις των βροχοπτώσεων, από υψηλές θερμοκρασίες κατά τη θερινή 178

200 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 6: ΠΡΟΣΟΜΟΙΩΣΕΙΣ ΑΠΟΚΡΙΣΗΣ ΤΗΣ ΛΕΚΑΝΗΣ ΑΠΟΡΡΟΗΣ περίοδο και έντονη ξηρασία για σχετικά μεγάλη περίοδο. Οι βροχοπτώσεις λόγω της μεγάλης έντασης και μικρής συχνότητάς τους, σε συνδυασμό με το έντονο τοπογραφικό ανάγλυφο (μεγάλες κλίσεις) προκαλούν συχνά μεγάλες επιφανειακές απορροές που συνοδεύονται με απώλεια γόνιμου εδάφους και μεγάλες διακυμάνσεις της απορροής των ποταμών και συχνά καταστροφικές πλημμύρες. Επίσης κατά την αυξητική περίοδο των φυτών οι απαιτήσεις σε νερό είναι πολύ μεγαλύτερες από την βροχόπτωση (Poulos et al., 2005). Συνεπώς, η έντονη ξηρασία υποβαθμίζει την αραιή βλάστηση των ευαίσθητων περιοχών που γίνονται περισσότερο ευάλωτες στη διαβρωτική δράση των ραγδαίων βροχοπτώσεων. Η Ελλάδα λόγω του ορεινού της χαρακτήρα, παρουσιάζει απότομες υψομετρικές διαφορές, που σχηματίζουν επιφάνειες με ισχυρές κλίσεις σε μεγάλο τμήμα της χώρας. Συγκεκριμένα, κλίσεις που υπερβαίνουν το 10% καλύπτουν το 50% της συνολικής έκτασης (Livaditis et al., 2006). Οι ισχυρές κλίσεις προκαλούν έντονες επιφανειακές απορροές των όμβριων υδάτων και έντονες διαβρώσεις των εδαφών εκεί όπου δεν υπάρχει επαρκής φυτοκάλυψη. Η διάβρωση έχει σημαντικότατες περιβαλλοντικές και κοινωνικές επιπτώσεις υποβαθμίζοντας τους φυσικούς πόρους. Ειδικότερα η ερημοποίηση συνεπάγεται τα εξής: απώλεια της βιο ποικιλότητας μιας περιοχής, μείωση της παραγωγικότητας του εδάφους, μεταβολή των τοπικών κλιματικών συνθηκών, μείωση της διαθεσιμότητας του γλυκού νερού, αύξηση της συχνότητας και του μεγέθους των πλημμυρών στις κατώτερες περιοχές, μείωση του αγροτικού εισοδήματος, εγκατάλειψη της γης, μετανάστευση του πληθυσμού. Το φυσικό περιβάλλον ως ανοικτό σύστημα δέχθηκε και δέχεται συνεχείς επιδράσεις από τον άνθρωπο που σε πολλές περιπτώσεις το υποβαθμίζει με την αλόγιστη παρέμβαση του. Το φυσικό περιβάλλον ως δυναμικό σύστημα αντιδρά στο φαινόμενο της ερημοποίησης και δημιουργεί μια νέα κατάσταση ισορροπίας η οποία συνήθως είναι κατώτερη της προηγουμένης με αποτέλεσμα να εμφανίζονται 179

201 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 6: ΠΡΟΣΟΜΟΙΩΣΕΙΣ ΑΠΟΚΡΙΣΗΣ ΤΗΣ ΛΕΚΑΝΗΣ ΑΠΟΡΡΟΗΣ περιοχές που άλλοτε ήταν καταπράσινες με άφθονα νερά και μεγάλη βιοποικιλότητα φυτών και ζώων να είναι απογυμνωμένες με υποτυπώδη βλάστηση, άνυδρες και αφιλόξενες για τα διάφορα έμβια όντα. Ανάλογα με την ένταση των παραγόντων διάβρωσης, η υποβάθμιση μπορεί να είναι μια αντιστρεπτή διαδικασία, δηλαδή να υπάρχει δυνατότητα ανάκαμψης, εάν ένας από τους παράγοντες δημιουργίας της αρθεί. Η ερημοποίηση είναι αντιστρεπτή όταν για παράδειγμα το διαθέσιμο νερό έχει περιοριστεί κάτω από ένα οριακό επίπεδο για την ανάπτυξη φυτών, αλλά το βάθος του εδάφους δεν είναι οριακό. Επίσης αντιστρεπτή μπορεί να είναι η διαδικασία ερημοποίησης, όταν η υπερβόσκηση προκαλέσει μείωση της βιοποικιλότητας και φυτοκάλυψη μιας περιοχής. Αντιστρεπτή τέλος είναι η υποβάθμιση των εδαφών που προκύπτει από αλάτωση. Σε όλες τις προαναφερθείσες περιπτώσεις οι κατάλληλες διαχειριστικές παρεμβάσεις μπορούν να αντιστρέψουν την πορεία ερημοποίησης. Αντίθετα μη αντιστρεπτή διαδικασία παρατηρείται όταν το οικοσύστημα υποστεί μόνιμες και ανεπανόρθωτες επιδράσεις. Αυτό μπορεί να είναι το τελικό στάδιο μιας έντονης διεργασίας διάβρωσης. Προκαλείται όταν το βάθος του ριζοστρώματος μειωθεί κάτω από ένα επιτρεπτό όριο για την ανάπτυξη των φυτών. Άμεση συνέπεια είναι ότι η υδατοχωρητικότητα του εδάφους μειώνεται σημαντικά ώστε ελάχιστα φυτικά είδη να μπορούν να επιβιώσουν. Η διάβρωση είτε ως αντιστρεπτή διαδικασία υποβάθμισης είτε ως μόνιμη αποτελεί ένα σημαντικότατο περιβαλλοντικό πρόβλημα με εξαιρετικά δυσάρεστες κοινωνικές και οικονομικές προεκτάσεις (Lazaridis et al., 2010). Η δεκαετία του 1970 ήταν η δεκαετία που σηματοδότησε την αρχή της περιβαλλοντικής ευαισθητοποίησης σε πολλούς τομείς, συμπεριλαμβανομένης και της ποιότητας του εδάφους και των υδάτων. Επειδή το συγκεκριμένο πρόβλημα αναγνωρίστηκε ξεκίνησαν να λαμβάνονται μέτρα διαφόρων μορφών για την αντιμετώπισή του. Τα μέτρα αυτά αφορούσαν είτε τον καθαρισμό των ήδη επιβαρημένων περιοχών είτε 180

202 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 6: ΠΡΟΣΟΜΟΙΩΣΕΙΣ ΑΠΟΚΡΙΣΗΣ ΤΗΣ ΛΕΚΑΝΗΣ ΑΠΟΡΡΟΗΣ κατά κύριο λόγο την ανάπτυξη πρακτικών οι οποίες δεν θα επιβάρυναν σε σημαντικό βαθμό τα διάφορα οικοσυστήματα. Η ανάγκη για την επιλογή της Βέλτιστης Πρακτικής Διαχείρισης (Best Management Practice BMP) μιας περιοχή οδήγησε και στη δημιουργία διαφόρων μοντέλων εκτίμησης και προσομοίωσης ως εργαλείων διαχείρισης. Η αξιόπιστη εκτίμηση της μελλοντικής κατάστασης σε μία περιοχή και η δυνατότητα προσομοίωσης και αξιολόγησης της επίδρασης διαφόρων ενεργειών με τη βοήθεια μαθηματικών (και όχι μόνο) μοντέλων βοηθάει στην επιλογή των πρακτικών εκείνων που θα έχουν την λιγότερο δυσμενή επίδραση στο περιβάλλον. 6.2 Σενάρια προσομοίωσης για την λεκάνη του ποταμού Νέστου Γενικά Όπως αναφέρεται στο Κεφάλαιο 3 της παρούσας εργασίας, η περιοχή μελέτης περιλαμβάνει τη λεκάνη απορροής του Νέστου, στο ελληνικό τμήμα, από το φράγμα της Πλατανόβρυσης, το οποίο βρίσκεται περίπου στη μέση του ρου του ποταμού εντός της ελληνικής επικράτειας, μέχρι τους Τοξότες, πριν την εκβολή του ποταμού στο Θρακικό Πέλαγος (Σχήμα 6.2). Η έκταση της λεκάνης είναι 884 km 2. Πρόκειται κυρίως για δασική λεκάνη απορροής. Οι πεδινές περιοχές καταλαμβάνουν κυρίως τις παραποτάμιες περιοχές σε όλο το μήκος της κοίτης του ποταμού. Οι λοφώδεις περιοχές ξεκινούν στο νότιο τμήμα της λεκάνης, ακολουθούν σχεδόν περιμετρικά τις πεδινές περιοχές και περιβάλλονται από αυτές που χαρακτηρίζονται ως ημιορεινές. Οι τελευταίες περικλείονται από περιοχές που χαρακτηρίζονται ορεινές. Γενικά, παρατηρείται μια ομοιομορφία στην κατανομή των υψομέτρων εντός των ορίων της λεκάνης που ακολουθεί, όπως είναι φυσικό, την κύρια κοίτη του Νέστου. 181

203 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 6: ΠΡΟΣΟΜΟΙΩΣΕΙΣ ΑΠΟΚΡΙΣΗΣ ΤΗΣ ΛΕΚΑΝΗΣ ΑΠΟΡΡΟΗΣ Σχήμα 6.2: Περιοχή μελέτης εφαρμογής. Το υδρογραφικό δίκτυο της περιοχής αποτελείται κατά κύριο λόγο από δύο (2) κλάδους. Ο κύριος κλάδος που ξεκινάει από το βορειοδυτικό τμήμα της λεκάνης είναι ο ποταμός Νέστος. Ο δεύτερος και πολύ μικρότερος κλάδος ξεκινά από τα βορειοανατολικά με κατεύθυνση νοτιοδυτικά και αποτελεί το Αρκουδόρεμα Το Αρκουδόρεμα ενώνεται στη συνέχεια με τον ποταμό Νέστο (Σχήμα 6.3). 182

204 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 6: ΠΡΟΣΟΜΟΙΩΣΕΙΣ ΑΠΟΚΡΙΣΗΣ ΤΗΣ ΛΕΚΑΝΗΣ ΑΠΟΡΡΟΗΣ Σχήμα 6.3: Κύριο υδρογραφικό δίκτυο περιοχής μελέτης. Το μεγαλύτερο ποσοστό της πεδιάδας καλύπτεται από δάση. Η περιγραφή του κάθε κωδικού δίνεται στον Πίνακα 6.1 και η κατανομή τους στην πεδιάδα απεικονίζεται στο Σχήμα

205 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 6: ΠΡΟΣΟΜΟΙΩΣΕΙΣ ΑΠΟΚΡΙΣΗΣ ΤΗΣ ΛΕΚΑΝΗΣ ΑΠΟΡΡΟΗΣ Πίνακας 6.1: Χρήσεις γης περιοχής μελέτης. Χρήσεις γης Κωδικός Ασυνεχής αστικός ιστός 2 Μεταλλεία 7 Πράσινες αστικές εκτάσεις 10 Μη αρδευόμενη αρδεύσιμη γη 12 Σύνθετες καλλιέργειες 20 Κυρίως αγροτικές περιοχές με 21 σημαντικό ποσοστό φυσικής βλάστησης Πλατύφυλλα δάση 23 Δάση κωνοφόρων 24 Μεικτά δάση 25 Φυσικά λιβάδια 26 Σκληρόφυλλη βλάστηση 28 Μεταβατική ζώνη θάμνων 29 δάσους Παραλίες 30 Έλη 35 Ποτάμια 40 Υδάτινο σώμα

206 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 6: ΠΡΟΣΟΜΟΙΩΣΕΙΣ ΑΠΟΚΡΙΣΗΣ ΤΗΣ ΛΕΚΑΝΗΣ ΑΠΟΡΡΟΗΣ Σχήμα 6.4: Κατανομή χρήσεων γης. Το AGNPS είναι ένα μοντέλο που βασίζεται σε συμβάντα (events) που προκαλούν απορροή, όπως είναι η βροχόπτωση. Για την επιλογή του σημείου όπου θα ζητηθούν αποτελέσματα, αρκεί η επιλογή του αντίστοιχου κελιού (cell) ή τμήματος ποταμού (reach) μέσω του Input Editor του AGNPS από το μενού των αποτελεσμάτων εξόδου (output options) όπως φαίνεται στο Σχήμα

207 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 6: ΠΡΟΣΟΜΟΙΩΣΕΙΣ ΑΠΟΚΡΙΣΗΣ ΤΗΣ ΛΕΚΑΝΗΣ ΑΠΟΡΡΟΗΣ Σχήμα 6.5: Επιλογή κελιών για το αρχείο αποτελεσμάτων του AGNPS. Οι προσομοιώσεις, που πραγματοποιήθηκαν με τη χρήση του AGNPS αναφέρονται στις χρονικές περιόδους και και σκοπός τους ήταν να γίνει εκτίμηση του στερεοφορτίου που καταλήγει στην έξοδο της λεκάνης απορροής του Νέστου στους Τοξότες Ξάνθης Σενάριο 1: Προσομοίωση και αποτελέσματα Το σενάριο 1 περιλαμβάνει τη χρονική περίοδο Οι λόγοι επιλογής της συγκεκριμένης χρονικής περιόδου είναι δυο. Ο πρώτος αφορά τα 186