Υγροτόπων του Εθνικού Πάρκου Αν.

Transcript

1 Σύγχρονα Εργαλεία α Διαχείρισης των Παράκτιων Υγροτόπων του Εθνικού Πάρκου Αν. Μακεδονίας - Θράκης Γεώργιος Συλαίος Εργαστήριο Οικολογικής Μηχανικής & Τεχνολογίας Τμήμα Μηχανικών Περιβάλλοντος Δημοκρίτειο Πανεπιστήμιο Θράκης gsylaios@env.duth.gr

2 Το Θρακικό Πέλαγος 4 45 χλμ Μεγάλου πλάτους ρηχή ζώνη < 5 μ Ακτογραμμή πριν από. χρόνια

3 Υδρογραφικά χαρακτηριστικά Βορείου Αιγαίου Υδάτινες Μάζες : α) Εισροή Νερού Μαύρης Θάλασσας (BSW) χαμηλής θερμοκρασίας & αλατότητας (9-34 psu) σε βάθη από -4 μ, LIW β) Νερό της Λεκάνης Λεβαντίνης (LIW) με πολύ υψηλή αλατότητα (38,5 39 psu) σε βάθη από 4 4 μ, γ) Εκροή νερού χαμηλής γ) Εκροή νερού χαμηλής αλατότητας από τους π. Έβρο, Νέστο, Στρυμόνα.

4 Κατανομή Επιφανειακής Γεωδυναμικής Ανωμαλίας

5 Αλιεία

6 Τι είναι οι υγρότοποι ; Φυσικές ή τεχνητές περιοχές που κατακλύζονται ή πλημμυρίζουν από νερό επιφανειακό ή υπόγειο, με συχνότητα και διάρκεια επαρκή να υποστηρίξουν την εμφάνιση υδρόβιας βλάστησης. Διακρίνονται σε : Απομονωμένους υγροτόπους, Υγρότοποι στα περιθώρια λιμνών, Παραποτάμιοι υγρότοποι, και Παράκτιοι υγρότοποι.

7 Απομονωμένοι Υγρότοποι: Λίμνες Χρυσούπολης Υγρότοποι στα Περιθώρια Υγρότοποι στα Περιθώρια Λιμνών: Λιμναίοι Καλαμώνες

8 Παραποτάμιοι Υγρότοποι: Παραποτάμιο Δάσος Νέστου Παράκτιοι Υγρότοποι: Παράκτιες Λιμνοθάλασσες

9 ΔΙΑΧΕΙΡΙΣΗ ΠΑΡΑΚΤΙΩΝ ΥΓΡΟΤΟΠΩΝ ΚΑΤΑΝΟΗΣΗ ΔΙΕΡΓΑΣΙΩΝ ΣΥΣΤΗΜΑΤΟΣ ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΚΑ ΔΕΔΟΜΕΝΑ ΔΕΔΟΜΕΝΑ ΠΕΔΙΟΥ ΠΡΟΣΟΜΟΙΩΣΕΙΣ ΔΙΑΤΥΠΩΣΗ ΔΙΑΧΕΙΡΙΣΤΙΚΩΝ ΠΡΟΤΑΣΕΩΝ ΑΞΙΟΛΟΓΗΣΗ ΜΕΘΟΔΩΝ ΒΕΛΤΙΩΣΗΣ ΣΗΜΕΡΙΝΗΣ ΚΑΤΑΣΤΑΣΗΣ

10 Έλεγχος Εισροών Νερού Ποσότητα Νερού Ποιότητα Νερού Χρόνος Ανανέωσης Συστήματος Διαχείριση Παράκτιων Υγροτόπων Έλεγχος Ανταλλαγών Νερού Βαθμίδα Αλατότητας Νερού Οξυγόνωση Συστήματος Δυναμική Στομίου Εσωτερικές Φυσικές & Βιογεωχημικές Διεργασίες Μεταφορά, Διάχυση, Διασπορά Ανταλλαγές Νερού-Ιζήματος Πρωτογενής Παραγωγή Αά Ανάπτυξη Μακροφυκών & άλλων βενθικών οργανισμών

11 1. Ποσότητα Νερού Έλεγχος Εισροών Νερού Άμεση παρακολούθηση με συστηματικές δειγματοληψίες Άμεση παρακολούθηση με σταθμούς συνεχούς καταγραφής Έμμεσος προσδιορισμός με χρήση μετρήσεων αλατότητας V R S R V R V R V R ( VP ) SL SR ( VP ) S O Έμμεσος προσδιορισμός με χρήση μετρήσεων βροχόπτωσης V R A X ( f ) ( r r.591 ( ) e o 3 f ( ) 4.1 r ( 9 ) f e r T e o 1 e Έμμεσος προσδιορισμός με τη χρήση σύνθετων υδρολογικών ομοιωμάτων

12 . Ποιότητα Νερού Έλεγχος Εισροών Νερού Άμεση παρακολούθηση με συστηματικές δειγματοληψίες Άμεση παρακολούθηση με σταθμούς συνεχούς καταγραφής Έμμεσος προσδιορισμός με χρήση συντελεστών έκπλυσης Πηγές Θρεπτικών Αλάτων Συντελεστές Μεταφοράς Συνολικά Φορτία (kg/yr) Δραστηριότητα Οικιακή Επίπεδο Δραστηριότητας Ν Ρ Ν Ρ Στερεά Απόβλητα κάτοικοι,355, , 517,5 Λύματα Απορρυπαντικά kg/person/yr k/ kg/person/yr / kg/person/yr k/ kg/person/yr / κάτοικοι κάτοικοι, ,9, , ,7 1.33,7 kg/person/yr Συνολική Οικιακή Δραστηριότητα 1.5, 3.178,9

13 . Ποιότητα Νερού Nitrat tes (μm) 15 1 Y = 79 exp(-x/3.) Y = *X R =.; n = 1 Ammon nium (μm) Y = *X R =4;n=1.4; = 5 R =.44; n = 3 (a) Salinity 4 (b) Salinity es (μm) Phosphat (c) Salinity Silicate (μm) 5 Y= *X 3.59 R =.7; n = Y = exp(-x/.7) R =.; n = (d) Salinity

14 V V t Έλεγχος Εισροών Νερού 3. Ισοζύγιο Νερού - Χρόνος Ανανέωσης Νερού Q P Q E Q G Q R Q O [ QR QP QG QO QT ] T5%.9/ k k Table 3. Water fluxes estimates for the eight lagoons of Northern Greece. Lagoon Q P Q E Q R Q O Q T T 5% (m 3 /s) (m 3 /s) (m 3 /s) (m 3 /s) (m 3 /s) (days) Vassova Eratino Loutsa - Papadia Kalaga Vatatsa Richo Alykes Vontas where Q P =precipitation rate; Q E =evaporation rate; Q R =fresh water runoff discharge; Q O =tidal net water discharge; Q T =tidal flushing rate; T 5% =calculated flushing half-life. V

15 Έλεγχος Ανταλλαγών Νερού 1. Συλλογή Δεδομένων Πεδίου

16 Έλεγχος Ανταλλαγών Νερού

17 Αποτελέσματα Λ/Θ Βάσσοβας (3/1/ παλίρροια μεγάλου εύρους)

18 Εξισώσεις υπολογισμού των υπολειπόμενων ρευμάτων και ροών στο στόμιο παράκτιων υδατικών συστημάτων V 1 U Υπολειπόμενο ρεύμα Euler: Υπολειπόμενο Stokes drift: V HU ~ ~ / H Παροχή νερού ανά μονάδα πλάτους Q ( y, t ) u ( y, t ) H ( y, t ) Όγκοι νερού πλήμμης και άμπωτης: t V flood Q( y, t) dt V ebb Q( y, t) dt to tt t

19 Υπολειπόμενα Ρεύματα και Ροές Νερού και Άλατος (Λ/Θ Βάσσοβα) Date Mean Depth (m) V 1 (m/s) V (m/s) V S1 (g m /s) V S (g m /s) /4/ /5/ // /7/ /9/ /1/ /1/ /3/ /3/ /3/ /4/ /4/ /4/ /5/

20 Διαχείριση Δεδομένων (m/s) U-velocity Salinit ty Elevation ( m) U-dev w (m /s) Q w Time-steps Time-steps S-dev (gr/(m s)) Q s Time-steps H-dev Time-steps X Axis Title Time-steps Time-steps

21 Εκτίμηση Χρόνου Παραμονής Λιμνοθάλασσας Υπολογισμός κλάσματος γλυκού νερού, f ( VLagoon VPr ism ) S HW (1 f ) ( VLagoon VPr ism V R f ) S f 1 Υπολογισμός όγκου γλυκού νερού V Pr ism OC S S HW OC Υπολογισμός παροχής Q V / T R R / Υπολογισμός κλάσματος επιστροφής, b S HW V V Pr sim QRT QRT 1 b ( ) 1 b Pr ism S OC Υπολογισμός χρόνου παραμονής, t Res VLagoon VPr ism t RES VPr ism (1 b ) (1 b ) T Q R

22 Σχέση Χρόνου Παραμονής και λόγου Παλιρροιακού Εύρους προς Μέσο Βάθος Reside nce Time e, T R (day ys) 4 Y = X R = -.4; n = 8 Y = X R = -.4; n = A/<H>

23 Διεργασίες Ανταλλαγής Νερού στο Στόμιο Λιμνοθαλασσών (Hearn & Robson, ) Vassova Lagoon Eratino Lagoon R Tide V Pr ism t Tide V Lagoon R R Baroclinic Wind A C g h 4V Lagoon Channel.. V Wind.15.1 t Wind V Lagoon VLagoon V Wind h C W g h air L U W

24 THE LAGOON CONCEPTUAL MODEL Input Data AC Bd Inlet Depth, d Inlet Width, w R[ AC /( B d)] ab / as... Inlet Length, L F ken kex [( fl/ 4 R)] V m... Lagoon Area, A b K1 [( aabf) /( LAC)]... Tidal Period, T 1/ Tidal Range, a K [( / T LA /( ga o )( b C))] Discharge, Q r V a A Vm ACT Qm VmA max C P a b A b Qmax e U eac Q U A max f max f C ' m S b U U max e max f U U a A A T ' max e o b avg a A ' max f o b A avg T Q ' r QT r aa o 1 1 K K K b 1

25 ΜΟΝΤΕΛΟ ΚΑΤΑΤΑΞΗΣ ΛΙΜΝΟΘΑΛΑΣΣΩΝ Κλάση Ι: K<.3 Αλυκή.3 Δράνα.3 Λάφρα 1.1 Βιστωνίδα.5 Λιμνοθάλασσες με στόμιο που ευνοεί την ανάπτυξη έντονων ρευμάτων αμπώτιδος (ebb-dominated inlets) Συνεπώς, η εκροή είναι συνήθως μεγαλύτερης έντασης της εισροής παλιρροιακή ανισότητα Η είσοδος γόνου στις λιμνοθάλασσες αυτές είναι υψηλότερη Π ό ί έ Λ/Θ Πρόκειται κυρίως για ρηχές Λ/Θ με μικρά στόμια (μικρό A c /A b )

26 ΜΟΝΤΕΛΟ ΚΑΤΑΤΑΞΗΣ ΛΙΜΝΟΘΑΛΑΣΣΩΝ Κλάση II: K>.8 Λιμνοθάλασσες με στόμιο που ευνοεί την ανάπτυξη έντονων Άγιος Ανδρέας.97 ρευμάτων πλήμμης (flooddominated inlets) Έλος 8.8 Διβάρι.94 Λίμνη.81 Συνεπώς, η εισροή είναι συνήθως Μοναστηράκι.93 μεγαλύτερης έντασης της εκροής παλιρροιακή ανισότητα

27 Εσωτερικές Βιογεωχημικές Διεργασίες 1. Ανταλλαγές Νερού Ιζήματος Έλλειψη διαλυμένου οξυγόνου κοντά στο πυθμένα δημιουργεί τις κατάλληλες συνθήκες απελευθέρωσης φωσφόρου φ από το ίζημα με τη μορφή ορθοφωσφορικών φ ρ Fe(OOH)~P o-p CaCO 3 ~P

28 . Πρωτογενής Παραγωγή

29 Φύλλο Εργασίας Results

30 Σύνθετα Μ.Ο. Ασαφούς Λογικής Εφαρμογή στη Λ/Θ/ Βάσσοβα 8 Chloro ophyll Co oncentrat tion (μg/l) Samples Σύγκριση αποτελεσμάτων ομοιώματος και μετρούμενων τιμών ln(chl) στη Λιμνοθάλασσα Βάσσοβα

31 Εφαρμογή υποθετικών σεναρίων για τη κατανόηση των μηχανισμών παραγωγής φυτοπλαγκτού στις λιμνοθάλασσες Chlorop phyll Conc. (g g/l) (a) (b) Water Temperature ( o C) Dissolv. Oxygen (g/l) Chlorop phyll Conc. ( g/l) 8 4 (c) 8 4 (d) DIN (g/l) Solar Radiation (W/m )

32 ΜΕΤΕΩΡΟΛΟΓΙΚΟ ΟΜΟΙΩΜΑ ΑΤΜΟΣΦΑΙΡΙΚΗ ΔΙΑΤΑΡΑΧΗ ΥΔΡΟΔΥΝΑΜΙΚΟ ΟΜΟΙΩΜΑ ELCOM 3D ΒΙΟΓΕΩΧΗΜΙΚΟ ΟΜΟΙΩΜΑ STELLA 9.1 ΔΙΑΣΥΝΔΕΣΗ ΟΜΟΙΩΜΑΤΩΝ ΜΕ ΣΚΟΠΟ ΤΗ ΔΙΑΧΕΙΡΙΣΗ ΥΓΡΟΤΟΠΩΝ ΣΕΝΑΡΙΑ ΒΕΛΤΙΣΤΟΠΟΙΗΣΗΣ ΤΩΝ ΟΙΚΟΛΟΓΙΚΩΝ ΣΥΝΘΗΚΩΝ

33 Επιφανειακή Κατανομή Αλατότητας 1 October 5 January April July

34 Επιφανειακή Κατανομή Νιτρικών (N-NO NO 3, μmol/l) October 5 January April July

35 Επιφανειακή Κατανομή Φωσφορικών (P-PO PO 4, μmol/l) October 5 January April July

36 ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ ΥΔΡΟΔΥΝΑΜΙΚΟΥ ΟΜΟΙΩΜΑΤΟΣ ELCOM 3D Tidal Flood Tidal Ebb

37 ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ ΥΔΡΟΔΥΝΑΜΙΚΟΥ ΟΜΟΙΩΜΑΤΟΣ ELCOM 3D Strong NE wind Strong SW wind

38 ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΣ ΒΙΟΓΕΩΧΗΜΙΚΩΝ ΔΙΕΡΓΑΣΙΩΝ 1-Box Biogeochemical Lagoon Model river N tot -P tot export N tot -P tot II column I/ Water DIN assimilation DIP (solar radiation) mix (wind) Phy (N,P) mortality denitification D N D P la abile Water exchange Sedim ment mix (wind) O /H S rapid remininalization (D Nref, temp., O ) (temp., O, D Nref ) D N D P labile (ß) (1-ß) sedimentation mix slow remininalization (temp., O ) D Nref D Pref ref fractory

39 ΒΙΟΓΕΩΧΗΜΙΚΟ ΟΜΟΙΩΜΑ ΜΕ ΤΗ ΧΡΗΣΗ ΛΟΓΙΣΜΙΚΟΥ STELLA Detrit us ldn Resuspension Nutrien ts Re spi ratio n PhytoUpt ake lpn Pl ankto n kn rmax Nutrien ts upta ke Plankton Respir Nutrient Uptake Mortality lpd Plankton ldn Detritus Re susp Mort

40 ΜΕΤΑΒΛΗΤΕΣ & ΕΞΙΣΩΣΕΙΣ ΒΙΟΓΕΩΧΗΜΙΚΟΥ ΟΜΟΙΩΜΑΤΟΣ

41 ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ ΒΙΟΓΕΩΧΗΜΙΚΟΥ ΟΜΟΙΩΜΑΤΟΣ 5 1 Amm monium (mg N m -3 ) lorophyll-a (g/l) Chl Days Days Dissolved Ox xygen (mg/l) Days De etritus Materia al (mg N,P,Si m -3 ) 1 8 Detritus Nitrogen Detritus Phosphorus Detritus Silica Days

42 Μ.Ο. 1-D (x-διεύθυνσης) Εφαρμογή στη Λ/Θ Βάσσοβα N (a) Drainage Canal Proposed Second Inlet Area KAVALA GULF 5 m VASSOVA LAGOON Fish Wintering Canals Fish Entrapment Device Sampling point 1 Existing Inlet Sampling point Communication Canal with Eratino Lagoon Flow (m 3 /s) Predicted Flow 14 Predicted Flow 143 Measured Flow 143 Measured Flow 14 :: 9:: 1:: 15:: 18:: 1:: Time (h).1.8 (a) Elevation (m) Predicted Elevation 8-1/7/1 Measured Elevation 8-1/7/1 Predicted Elevation 8-17//1 Measured Elevation 8-17//1 -.1 :: 9:: 1:: 15:: 18:: 1:: Time (h) θάλασσα 19 θάλασσα θάλασσα

43 Σημερινή κατάσταση λειτουργίας και εναλλακτικά σενάρια αξιολόγησης υδροδυναμικών συνθηκών. Scenarios Description Condition V1 Communication channel with Eratino lagoon closed, Present lagoon eastern channel totally open, grids at northern channel. operational E Communication channel with Eratino lagoon open, grids conditions at eastern channel, grids at northern channel. V3, E3 Dredging of existing inlet channel by.5 m V4, E4 Widening of existing inlet channel from 15 to 5 m V5, E5 Dredging and deepening of existing lagoon tidal channels Va, Ea and wintering area by.5 m Alternative Construction of a second separate inlet channel m scenarios wide (similar il to the existing one) Vb, Eb Construction of a second separate inlet channel 1 m wide Vc, Ec Construction of a second separate inlet channel 5 m wide (where V = Vassova Lagoon model run, E = Vassova Eratino Lagoons model run).

44 Μέγιστη ταχύτητα πλήμμης και ρηχίας στο στόμιο της Λ/Θ, τη λεκάνη διαχείμανσης και τα εσωτερικά κανάλια της ΛΘ, για διάφορα εναλλακτικά σενάρια διαχείρισης. Scenarios Maximum Velocity at Entrance Canal (m/s) Ebb Maximum Velocity at Entrance Canal (m/s) Velocity amplitude at Fish Wintering Area (m/s) Velocity Amplitude at channel (11) (m/s) Estimated Residence Time (days) Case of Vassova V Va. (.33).18 (.9) Vb.7 (.38).5 (.38) Vc.38 (.48).35 (.49) V V V Case of Vassova - E Eratino Ea.18 (.8). (.39) Eb.3 (.38).9 (.5) Ec 31(43).31 (.43) 39().39 (.) E E E Values in parenthesis refer to the second inlet channel

45 ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ Σύγχρονα εργαλεία περιβαλλοντικής παρακολούθησης και προσομοίωσης έχουν αναπτυχθεί με στόχο τη καλύτερη διαχείριση των παράκτιων υγροτόπων του Εθνικού Πάρκου ΑΜΘ Η διαμόρφωση των κατάλληλων γεωμετρικών χαρακτηριστικών του στομίου ελέγχει τις διεργασίες ανταλλαγών νερού, άλατος και θρεπτικών μεταξύ της Λ/Θ και της ανοικτής θάλασσας Οι ρυθμοί εσωτερικών ανταλλαγών του λιμνοθαλάσσιου μπορούν να εκτιμηθούν με τη συνδυασμένη εφαρμογή υδροδυναμικών και βιογεωχημικών ομοιωμάτων Τα δεδομένα περιβαλλοντικής παρακολούθησης και τα σύνθετα ομοιώματα μ θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν η από τους διαχειριστές των υγροτοπικών συστημάτων συμβάλλοντας στη λήψη των αποφάσεών τους