Εγχειρίδιο χρήσης. " Έμπειρο σύστημα έγκαιρης προειδοποίησης ποτάμιας ρύπανσης ποταμού Νέστου (Δράση 5.3.2)"

Transcript

1 Εγχειρίδιο χρήσης " Έμπειρο σύστημα έγκαιρης προειδοποίησης ποτάμιας ρύπανσης ποταμού Νέστου (Δράση 5.3.2)" 2012

2 AuotNEST Εγχειρίδιο έμπειρου συστήματος έγκαιρης προειδοποίησης ποτάμιας ρύπανσης Με σκοπό την αντιμετώπιση του μεγάλου προβλήματος που έχει προκύψει από την υποβάθμιση της ποιότητας των υδάτων και την πίεση που ασκείται στα υδατικά αποθέματα λόγω της συνεχούς αύξησης της ζήτησης για νερό καλής ποιότητας, ενσωματώθηκε στη εθνική νομοθεσία (Νόμος 3199/2003) η Οδηγία 2000/60/ΕΚ του Ευρωπαϊκού Κοινοβουλίου και του Συμβουλίου της 23ης Οκτωβρίου 2000 για την προστασία και διαχείριση των υδάτων. Η νομοθεσία αναφέρει ότι η ολοκληρωμένη προστασία και ορθολογική διαχείριση των εσωτερικών επιφανειακών και των μεταβατικών νερών, συνίσταται μεταξύ άλλων στην αποτροπή της περαιτέρω επιδείνωσης, στην προστασία και βελτίωση της κατάστασης των υδάτινων οικοσυστημάτων, με ειδικά μέτρα για την προοδευτική μείωση των απορρίψεων, εκπομπών και διαρροών ουσιών προτεραιότητας και με την παύση ή τη σταδιακή εξάλειψη των απορρίψεων, εκπομπών και διαρροών των επικίνδυνων ουσιών προτεραιότητας. Για την υλοποίησης της Οδηγίας από τα Κράτη-Μέλη έχουν προσδιοριστεί ιεραρχικές μέθοδοι προσδιορισμού των πιέσεων. Μεταξύ αυτών είναι η περιγραφή και καταγραφή περιβαλλοντικών πιέσεων και επιπτώσεων, ο καθορισμός ποιοτικών στόχων και συνθηκών αναφοράς για τα εσωτερικά επιφανειακά ύδατα, η δημιουργία δικτύων ποσοτικής και ποιοτικής παρακολούθησης των υδάτων, ο προσδιορισμός και οριοθέτηση των υδάτινων σωμάτων, η καταγραφή όλης της περιβαλλοντικής πληροφορίας σε ΓΣΠ και η συμμετοχή των χρηστών στη λήψη αποφάσεων. Απώτερος σκοπός της ερευνητικής αυτής προσπάθειας είναι η εκτίμηση πιθανής ρύπανσης των υδάτινων σωμάτων μέσω της δημιουργίας συστήματος έγκαιρης προειδοποίησης. Το σύστημα θα λειτουργεί κάτω από το κέλυφος ενός χωρικού συστήματος υποστήριξης λήψης αποφάσεων με τελικό σκοπό την δημιουργία γεγονότων προειδοποίησης και μηνυμάτων συναγερμού ανάλογα με τον κίνδυνο υποβάθμισης της ποιότητας των υδάτινων πόρων λόγω των ανθρωπογενών πιέσεων στον πρωτογενή (γεωργία, κτηνοτροφία, μεταλλεία) και δευτερογενή (βιοτεχνία, βιομηχανία) τομέα στην ευρύτερη λεκάνη απορροής του ποταμού Νέστου. Η ανάπτυξη μίας ολοκληρωμένης μεθοδολογίας δημιουργεί την ανάγκη για ενσωμάτωση διαφόρων ποσοτικών και ποιοτικών κριτηρίων απόφασης. Ειδικότερα, τα κριτήρια οφείλουν να περιλαμβάνουν τόσο δεδομένα που προέρχονται από το δίκτυο τηλεμετρικών σταθμών παρακολούθησης και σχετίζονται με τις φυσικοχημικές παραμέτρους ποιότητας των υδάτων του ποταμού όσο και δεδομένα υδρολογικής φύσεως (παροχή, στάθμες, βροχοπτώσεις). Το μεγάλο εύρος των ρυπαντικών παραμέτρων προτεραιότητας και των φυσικοχημικών μεταβλητών που επιδρούν στην υποβάθμιση των υδάτινων πόρων του ποτάμιου οικοσυστήματος καθιστά απαραίτητη την υιοθεσία μίας πολυκριτηριακής μεθοδολογίας στην εκτίμηση της ποιότητας των υδάτινων σωμάτων στο χωρικό πλαίσιο αναφοράς. Η εγκατάσταση και λειτουργία των σταθμών παρακολούθησης καθώς και η αυτοματοποιημένη αποστολή δεδομένων, οι τεχνικές αποσφαλμάτωσης των δεδομένων, η αποθήκευσή τους σε βάσεις δεδομένων, η ενσωμάτωσή τους στην πλατφόρμα υποστήριξης δυναμικής πληροφορίας του προγράμματος ArcGIS, η ανάπτυξη μεθόδων συμμετοχής των χρηστών στην παραγόμενη πληροφορία και τα συστήματα έγκαιρης προειδοποίησης αποτελούν το πανόραμα της ερευνητικής εργασίας. Έμπειρο σύστημα έγκαιρης προειδοποίησης ποτάμιας ρύπανσης ποταμού Νέστου 2

3 Η λεκάνη απορροής του ποταμού Νέστου γεωγραφικά τοποθετείται στην περιοχή της νοτιοανατολικής Ευρώπης και είναι μια διασυνοριακή λεκάνη η οποία μοιράζεται μεταξύ Βουλγαρίας και Ελλάδας. Το όνομα του ποταμού στο Βουλγάρικο τμήμα της λεκάνης είναι Μέστα (Mesta River). Η διεύθυνση του ποταμού είναι βόρεια προς νοτιοδυτική. Στο βόρειο τμήμα του ποταμού και πιο συγκεκριμένα στα βουνά Rila και Pirin της Βουλγαρίας βρίσκεται ο άνω ρους του ποταμού ενώ στο νοτιοδυτικό άκρο της λεκάνης βρίσκονται οι εκβολές αυτού προς τη θάλασσα του Αιγαίου. Το συνολικό μήκος του ποταμού είναι 255 Km και η λεκάνη απορροής του καλύπτει μια έκταση της τάξης των km2 εκ των οποίων τα km2 (46%) βρίσκονται στην Ελλάδα. Η μορφολογία της περιοχής είναι κυρίως ορεινή με εξαίρεση την περιοχή του δέλτα, η οποία καλύπτει μια έκταση 550 km2 (Ganoulis, 2008). Επί ελληνικού εδάφους, ο ποταμός Νέστος ανήκει στο Υδατικό Διαμέρισμα Θράκης[GR12] (ΦΕΚ Β'/1383/ ) και η υπολεκάνη απορροής του ποταμού ανήκει στη Λεκάνη Απορροής Νέστου (GR07). Τριάντα περίπου χιλιόμετρα κατάντη των συνόρων βρίσκονται 2 υδροηλεκτρικοί σταθμοί παραγωγής ενέργειας (ΥΗΕ), ο Θησαυρός και η Πλατανόβρυση. Ο ταμιευτήρας του φράγματος του Θησαυρού έχει έκταση 18 km2 και δυνατότητα αποθήκευσης 565 εκατ. m3 νερού. Ο ταμιευτήρας του φράγματος της Πλατανόβρυσης έχει έκταση 3.25 km2 και δυνατότητα αποθήκευσης 63 εκατ. m3 νερού. Η λεκάνη απορροής του ποταμού έχει έντονα ορεινό χαρακτήρα, περιβάλλεται από ιδιαίτερα μεγάλα υψόμετρα και χαρακτηρίζεται από μεγάλες κλίσεις. Κατά την είσοδό του στο Ελληνικό έδαφος έχει υψόμετρο περίπου 400m. Η γενική κλίση της ροής είναι περίπου 1,2%, Εικόνα 3α. Η λεκάνη απορροής μπορεί να διαιρεθεί σε δύο κύρια τμήματα: το ορεινό και πεδινό τμήμα που συμπίπτει σχεδόν με το δέλτα. Στο τελευταίο τμήμα, το υψόμετρο ποικίλλει από m. Εικόνα 1. Η λεκάνη απορροής του ποταμού Νέστου Έμπειρο σύστημα έγκαιρης προειδοποίησης ποτάμιας ρύπανσης ποταμού Νέστου 3

4 Το έμπειρο σύστημα έγκαιρης προειδοποίησης ποτάμιας ρύπανσης αποτελείται από μία σειρά επιμέρους συστημάτων με τα αποτελέσματα του κάθε υποσυστήματος να βασίζεται σε μία κεντρική βάση δεδομένων τηλεμετρίας τα δεδομένα της οποίας παρέχονται σε πραγματικό χρόνο. Η πρόσβαση σε όλα τα υποσυστήματα είναι διαθέσιμη μέσω διαδικτύου με την χρήση κοινού φυλλομετρητή (web browser). Σκοπός της εφαρμογής Στήριξης Απόφασης δεδομένων πραγματικού (real time) ή σχεδόν πραγματικού ( near real-time) είναι η επεξεργασία τηλεμετρικών δεδομένων έτσι ώστε να παρέχεται στον τελικό χρήστη άμεση πληροφόρηση σε μορφή κατανοητή και επεξεργασμένη με σκοπό την στήριξη λήψης αποφάσεων. Προκειμένου να επιτευχθεί αυτός ο στόχος μια σειρά διαδικασιών (Σχ. 1) λαμβάνουν χώρο ως εξής: 1. Απασφαλμάτωση των δεδομένων της τηλεμετρίας ώστε να αποφευχθούν τυχών λανθασμένες ή μη έγκυρες τιμές αποφεύγοντας έτσι την λήψη εσφαλμένης απόφασης. 2. Εισαγωγή των δεδομένων σε μία συμβατή βάση δεδομένων με σκοπό την περαιτέρω επεξεργασία τους και την δυνατότητα λήψης ιστορικού. 3. Συγχώνευση περιγραφικών δεδομένων (μετρήσεις σταθμών) με χωρικά δεδομένα (θέσεις σταθμών) έτσι ώστε να παράγονται αποτελέσματα άμεσα επεξεργάσιμα από λογισμικά Γεωγραφικών Συστημάτων Πληροφοριών. 4. Εφαρμογή του αλγόριθμου στήριξης απόφασης και τροφοδοσία των αποτελεσμάτων στην διεπαφή χρήστη αλλά και στην βάση δεδομένων για μελλοντική χρήση. Τηλεμετρία Απασφαλμάτωση Βάση Δεδομένων Αλγόριθμος Στήριξης Απόφασης Περιγραφικά Δεδομένα Χωρικά Δεδομένα Διεπαφή Χρήστη Desktop Internet Web GIS Εκτύπωση Σχήμα 1: Διάγραμμα Συστήματος Αναλυτικότερα,, το σύστημα αποτελείται από τα εξής υποσυστήματα: Έμπειρο σύστημα έγκαιρης προειδοποίησης ποτάμιας ρύπανσης ποταμού Νέστου 4

5 1. Σύστημα οπτικοποίησης της έγκαιρης προειδοποίησης ποτάμιας ρύπανσης μέσω γραφημάτων και κειμένου 2. Εφαρμογή αναζήτησης ιστορικού δεδομένων έγκαιρης προειδοποίησης ποτάμιας ρύπανσης Εικόνα 2. The map The results of the decision support system are presented graphically in the web GIS application (Fig 1). A point indicated the position and the condition of a telemetry station and it is colored respectively on a five stage scale. Green color indicates very low pollution risk while red color indicates pollution. The same coloring scheme is used in order to highlight the water bodies that are affected by the given situation. The user can have access to a legend that describes the meaning of each color via the "map content/legend" widget of the web GIS application (Fig 2). The same widget can be used in order to activate or deactivate layers of information for each station and water body. Έμπειρο σύστημα έγκαιρης προειδοποίησης ποτάμιας ρύπανσης ποταμού Νέστου 5

6 Εικόνα 4. The map content/legend widget By using the "identify" widget (fig 3) the user can click on a station or a water body on the map and get information about the current condition of the station or water body and the DSS results. The widget displays the current pollution risk index "x" as well as the probability of occurrence of this event. Additionally it provides a link that point to the "Historic Data" application where the user can have access to historical data. Έμπειρο σύστημα έγκαιρης προειδοποίησης ποτάμιας ρύπανσης ποταμού Νέστου 6

7 Εικόνα 5. The "identify" widget The "historic data" application opens in a new window and allows the user to select data that falls between specific dates of interest (Fig 4). The user enters the dates of interest and by pressing the "submit" button a query returns the results in chart and table format (Fig 5). Εικόνα 6. Selection of date range A table and a chart is created for each telemetry station. The chart displays the pollution risk index on the y axis while the x axis represents the date range. The table displays the index value for each measurement taken on the specified date range. Εικόνα 7. The historic data query results Έμπειρο σύστημα έγκαιρης προειδοποίησης ποτάμιας ρύπανσης ποταμού Νέστου 7

8 Εικόνα 8. The DSS report page Έμπειρο σύστημα έγκαιρης προειδοποίησης ποτάμιας ρύπανσης ποταμού Νέστου 8