Υδρολογική διερεύνηση λειτουργίας ταµιευτήρα Πλαστήρα

Transcript

1 ΠΜΣ «Επιστήµη και Τεχνολογία Υδατικών Πόρων» Παρουσίαση στα πλαίσια του µαθήµατος: «Περιβαλλοντικές Επιπτώσεις από Υδραυλικά Έργα» Υδρολογική διερεύνηση λειτουργίας ταµιευτήρα Πλαστήρα Ανδρέας Ευστρατιάδης, Υποψήφιος ρ. Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο Σχολή Πολιτικών Μηχανικών Τοµέας Υδατικών Πόρων και Περιβάλλοντος

2 Γνωριµία µε την περιοχή µελέτης ΥΗΣ και δεξαµενή Καρδίτσα Υδροληψία Φράγµα Α. Ευστρατιάδης, Υδρολογική διερεύνηση λειτουργίας ταµιευτήρα Πλαστήρα 2

3 Χαρακτηριστικά µεγέθη υδροσυστήµατος Λεκάνη απορροής: έκταση km 2 µέσο υψόµετρο 1459 m µέση ετήσια απορροή 147 hm 3 (1029 mm) Φράγµα καιταµιευτήρας: τοξωτό φράγµα, ύψους 83 m στάθµη υδροληψίας+776 m στάθµη υπερχείλισης+792 m ωφέλιµη χωρητικότητα286 hm 3 µέγιστη επιφάνεια 25 km 2 ΥΗΣ σταθµός: εγκατεστηµένη ισχύς 130 MW ύψος πτώσης 577 m Α. Ευστρατιάδης, Υδρολογική διερεύνηση λειτουργίας ταµιευτήρα Πλαστήρα 3

4 Ιστορικό λειτουργίας ταµιευτήρα: (α) Ετήσια διακύµανση εισροών-εκροών Ετήσιος όγκος εισροών/εκροών (hm 3 ) Μέση εισροή 153 hm 3 Καθαρή εισροή Εκροή από στροβίλους Η άµεση εξάρτηση των απολήψεων από τις υδρολογικές συνθήκες αναιρεί τον ρυθµιστικό χαρακτήρα του ταµιευτήρα, και συνακόλουθα την δυνατότητα µακροχρόνιου προγραµµατισµού της γεωργικής και ενεργειακής παραγωγής. Α. Ευστρατιάδης, Υδρολογική διερεύνηση λειτουργίας ταµιευτήρα Πλαστήρα 4

5 Ιστορικό λειτουργίας ταµιευτήρα: (β) Μηνιαία διακύµανση στάθµης Υδροληψία +776 m Σεπ-61 Σεπ-63 Σεπ-65 Σεπ-67 Σεπ-69 Σεπ-71 Σεπ-73 Σεπ-75 Σεπ-77 Σεπ-79 Σεπ-81 Σεπ-83 Σεπ-85 Σεπ-87 Σεπ-89 Σεπ-91 Σεπ-93 Σεπ-95 Σεπ-97 Σεπ-99 Στάθµη στο τέλος κάθε µήνα (m) Η έντονη διακύµανση της στάθµης έχει ως αποτέλεσµα την αλλοίωση της φυσιογνωµίας του τοπίου και τη υποβάθµιση της ποιότητας του νερού. Α. Ευστρατιάδης, Υδρολογική διερεύνηση λειτουργίας ταµιευτήρα Πλαστήρα 5

6 Ιστορικό λειτουργίας ταµιευτήρα: (γ) Υδροηλεκτρική παραγωγή Ετήσια παραγωγή ενέργειας (GWh) Μέση τιµή ωςτο : 220 GWh Τιµή σχεδιασµού: 250 GWh Μέση τιµή ετών : 160 GWh Η αλλαγή του χαρακτήρα του έργου από ενεργειακό σε αρδευτικό έχει ως αποτέλεσµα τη µείωση τόσο της ποσότητας όσο και της οικονοµικής αξίας της παραγόµενης ενέργειας (δευτερεύουσα έναντι πρωτεύουσας). Α. Ευστρατιάδης, Υδρολογική διερεύνηση λειτουργίας ταµιευτήρα Πλαστήρα 6

7 Σκοπός της υδρολογικής διερεύνησης Η υδρολογική διερεύνηση αποσκοπεί στον καθορισµό τηνονοµαστικής (ασφαλούς) ετήσιας απόληψης από τον ταµιευτήρα, για δεδοµένο επίπεδο αξιοπιστίας (= πιθανότητα επίτευξης της συγκεκριµένης ονοµαστικής απόληψης κάθε έτος). Η σχέση απόληψης-αξιοπιστίας εξετάζεται για διάφορα σενάρια ελάχιστης στάθµης λειτουργίας (= ωφέλιµης χωρητικότητας) του ταµιευτήρα. Ελάχιστη στάθµη Αύξηση στάθµης µείωση αξιοπιστίας Ασφαλής απόληψη, για δεδοµένη αξιοπιστία Αύξηση απόληψης µείωση αξιοπιστίας Ετήσια ζήτηση Πρόκειται για ένα τυπικό πρόβληµα πολυκριτηριακής βελτιστοποίησης, µε (αντικρουόµενα) κριτήρια την στάθµη και την απόληψη. Α. Ευστρατιάδης, Υδρολογική διερεύνηση λειτουργίας ταµιευτήρα Πλαστήρα 7

8 Μεθοδολογικό πλαίσιο: Στοχαστική προσοµοίωση εισροών Ηεκτίµηση της αξιοπιστίας των απολήψεων δεν είναι εφικτή αναλυτικά, αλλά γίνεται εµπειρικά, υπολογίζοντας την συχνότητα ικανοποίησης της ζήτησης, από ένα επαρκώς µεγάλο δείγµα εκροών(τόσο µεγαλύτερο όσο µεγαλύτερο είναι το επίπεδο αξιοπιστίας που τίθεται). Το δείγµα εκροώνπροκύπτειµέσω προσοµοίωσης, µε βάσηέναδείγµα συνθετικών εισροών που γεννώνται από ένα στοχαστικό µοντέλο. Το µοντέλο αναπαράγει τα ουσιώδη στατιστικά χαρακτηριστικά των ιστορικών δειγµάτων, στην µηνιαία και ετήσια κλίµακα, καθώς και την υδρολογική εµµονή που περιγράφει την κλιµατική µεταβλητότητα. Ετήσιο ύψος απορροής (mm) 2500 Συνθετική χρονοσειρά 2250 Κινούµενοι µέσοι όροι 20 ετών Α. Ευστρατιάδης, Υδρολογική διερεύνηση λειτουργίας ταµιευτήρα Πλαστήρα 8

9 Μεθοδολογικό πλαίσιο: Λειτουργική προσοµοίωση ταµιευτήρα Ηπροσοµοίωση της λειτουργίας του ταµιευτήρα, µε βάση το συνθετικό δείγµα εισροών, βασίζεται στις ακόλουθες υποθέσεις: Επιλέγεται µια ελάχιστη στάθµη λειτουργίας Ορίζεται µια σταθερή ετήσια ζήτηση (ονοµαστική απόληψη), που είναι ανεξάρτητη των εκάστοτε υδρολογικών συνθηκών, και επιµερίζεται ανά µήνα µε βάση σταθερά ποσοστά κατανοµής Στην περίπτωση µη επαρκώναποθεµάτων, δίνεται προτεραιότητα στην τήρηση της ελάχιστης στάθµης έναντι της απόληψης. Έξοδοι του µοντέλου προσοµοίωσης είναι οι προσοµοιωµένες χρονοσειρές στάθµης και απολήψεων (εκροών). Με βάση τα προσοµοιωµένα δείγµατα υπολογίζονται: η συχνότητα εµφάνισης ελλειµµάτων η συχνότητα υπέρβασης διαφόρων κατωφλίων στάθµης. Α. Ευστρατιάδης, Υδρολογική διερεύνηση λειτουργίας ταµιευτήρα Πλαστήρα 9

10 Μεθοδολογικό πλαίσιο: Σχήµα σύζευξης µοντέλων Ιστορικές εισροές Στοχαστικό µοντέλο γέννησης εισροών Συνθετικές εισροές Ελάχιστη στάθµη και λοιπά χαρακτηριστικά υδροσυστήµατος Μοντέλο λειτουργίας ταµιευτήρα Πραγµατικές απολήψεις πιθανότητα αστοχίας Ετήσια ζήτηση Ασφαλής απόληψη, για την δεδοµένη ελάχιστη στάθµη και αξιοπιστία Μοντέλο βελτιστοποίησης Α. Ευστρατιάδης, Υδρολογική διερεύνηση λειτουργίας ταµιευτήρα Πλαστήρα 10

11 Σχέση ελάχιστης στάθµης-ασφαλούς απόληψης Ελάχιστη στάθµη λειτουργίας (m) Περιοχή µη βέλτιστων πολιτικών διαχείρισης Αξιοπιστία 90% Αξιοπιστία 80% Περιοχή µη εφικτών πολιτικών διαχείρισης «Μέτωπο» βέλτιστων πολιτικών διαχείρισης (α = 90%) Ετήσια ονοµαστική απόληψη (hm 3 ) Για ελάχιστη στάθµη λειτουργίαςµεγαλύτερη των +786 m, το ασφαλές απολήψιµο δυναµικό του ταµιευτήρα µειώνεται ραγδαία (απορριπτέα ζώνη), ενώ βελτιώνεται µε βραδύ ρυθµό γιαστάθµες µικρότερες των +782 m. Α. Ευστρατιάδης, Υδρολογική διερεύνηση λειτουργίας ταµιευτήρα Πλαστήρα 11

12 Συχνότητες διακύµανσης στάθµης Πιθανότητα υπέρβασης Ιστορική χρονοσειρά στάθµης Προσοµοίωση - Ελάχιστη στάθµη +786 m 0.3 Προσοµοίωση - Ελάχιστη στάθµη +784 m 0.2 Προσοµοίωση - Ελάχιστη στάθµη +782 m 0.1 Προσοµοίωση - Ελάχιστη στάθµη +780 m Στάθµη ταµιευτήρα (m) Η θέσπιση του ορίου ελάχιστης στάθµης, σε συνδυασµό µε την σταθεροποίηση της ετήσιας απόληψης, περιορίζουν τις έντονες διακυµάνσεις της στάθµης, που διατηρείται 3 m τουλάχιστον πάνω από το ελάχιστο όριο στο 90% του χρόνου. Α. Ευστρατιάδης, Υδρολογική διερεύνηση λειτουργίας ταµιευτήρα Πλαστήρα 12

13 Υποθετικά σενάρια ιστορικών εισροών: Ελάχιστη στάθµη λειτουργίας+782 m Οκτ-61 Οκτ-63 Οκτ-65 Οκτ-67 Οκτ-69 Οκτ-71 Οκτ-73 Οκτ-75 Οκτ-77 Οκτ-79 Οκτ-81 Οκτ-83 Οκτ-85 Οκτ-87 Οκτ-89 Οκτ-91 Οκτ-93 Οκτ-95 Οκτ-97 Οκτ-99 Στάθµη ταµιευτήρα (m) Ελάχιστη στάθµη λειτουργίας +782 m Ιστορική Προσοµοιωµένη Εξασφαλίζονται 134 hm 3 /έτος (απόληψη-στόχος), µε επίπεδο αξιοπιστίας 90%. Α. Ευστρατιάδης, Υδρολογική διερεύνηση λειτουργίας ταµιευτήρα Πλαστήρα 13

14 Υποθετικά σενάρια ιστορικών εισροών: Ελάχιστη στάθµη λειτουργίας+786 m Οκτ-61 Οκτ-63 Οκτ-65 Οκτ-67 Οκτ-69 Οκτ-71 Οκτ-73 Οκτ-75 Οκτ-77 Οκτ-79 Οκτ-81 Οκτ-83 Οκτ-85 Οκτ-87 Οκτ-89 Οκτ-91 Οκτ-93 Οκτ-95 Οκτ-97 Οκτ-99 Στάθµη ταµιευτήρα (m) Ελάχιστη στάθµη λειτουργίας +786 m Ιστορική Προσοµοιωµένη Εξασφαλίζονται 117 hm 3 /έτος (απόληψη-στόχος), µε επίπεδο αξιοπιστίας 90%. Α. Ευστρατιάδης, Υδρολογική διερεύνηση λειτουργίας ταµιευτήρα Πλαστήρα 14

15 Από την µελέτη στην (µη) εφαρµογή Επιθυµητό όριο +786 m Αποδεκτό όριο +784 m Α. Ευστρατιάδης, Υδρολογική διερεύνηση λειτουργίας ταµιευτήρα Πλαστήρα 15 Ελάχιστη στάθµη (m) Αποδεκτό όριο hm 3 Επιθυµητό όριο hm 3 Ετήσια απόληψη (hm 3 )

16 Για περισσότερες πληροφορίες Christofides, A., A. Efstratiadis, D. Koutsoyiannis, G.-F. Sargentis, and K. Hadjibiros, Resolving conflicting objectives in the management of the Plastiras Lake: can we quantify beauty?, Hydrology and Earth System Sciences, 9(5), , Efstratiadis, A., D. Koutsoyiannis, K. Hadjibiros, A. Andreadakis, A. Stamou, A. Katsiri, G.-F. Sargentis, and A. Christofides, A multicriteria approach for the sustainable management of the Plastiras reservoir, Greece, EGS-AGU-EUG Joint Assembly, Geophysical Research Abstracts, Vol. 5, Nice, European Geophysical Society, Hadjibiros, K., A. Katsiri, A. Andreadakis, D. Koutsoyiannis, A. Stamou, A. Christofides, A. Efstratiadis, and G.-F. Sargentis, Multi-criteria reservoir water management, Global Network for Environmental Science and Technology, 7(3), , Ευστρατιάδης, Α., Α. Κουκουβίνος,. Κουτσογιάννης, και Ν. Μαµάσης, Υδρολογική µελέτη, ιερεύνηση των δυνατοτήτων διαχείρισης και προστασίας της ποιότητας της Λίµνης Πλαστήρα, Τεύχος 2, 70 σελίδες, Τοµέας Υδατικών Πόρων, Υδραυλικών και Θαλάσσιων Έργων - Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο, Αθήνα, Μάρτιος Κουτσογιάννης,., Α. Ευστρατιάδης, και Α. Κουκουβίνος, Υδρολογική διερεύνηση της διαχείρισης της λίµνης Πλαστήρα, Ηµερίδα για την παρουσίαση του ερευνητικού έργου " ιερεύνηση των δυνατοτήτων διαχείρισης και προστασίας της ποιότητας της Λίµνης Πλαστήρα", ήµος Καρδίτσας, Καρδίτσα, Κουτσογιάννης,., Η διαχείριση του ταµιευτήρα Πλαστήρα: Από τη µελέτη στην εφαρµογή, Η ύδρευση της Καρδίτσας - Προβλήµατα και προοπτικές, Καρδίτσα, ήµος Καρδίτσας, ηµοτική Επιχείρηση Ύδρευσης και Αποχέτευσης Καρδίτσας, Α. Ευστρατιάδης, Υδρολογική διερεύνηση λειτουργίας ταµιευτήρα Πλαστήρα 16