Η έγκριση της παρούσης διατριβής από τη Σχολή Δασολογίας και Φυσικού Περιβάλλοντος του Αριστοτελείου Πανεπιστημίου Θεσσαλονίκης δεν υποδηλώνει

Transcript

1 ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ ΣΧΟΛΗ ΔΑΣΟΛΟΓΙΑΣ ΚΑΙ ΦΥΣΙΚΟΥ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ ΤΟΜΕΑΣ ΔΑΣΟΤΕΧΝΙΚΩΝ ΚΑΙ ΥΔΡΟΝΟΜΙΚΩΝ ΕΡΓΩΝ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΔΙΕΥΘΕΤΗΣΗΣ ΟΡΕΙΝΩΝ ΥΔΑΤΩΝ ΔΙΕΥΘΥΝΤΗΣ: Ο ΑΝΑΠΛΗΡΩΤΗΣ ΚΑΘΗΓΗΤΗΣ Π. ΣΤΕΦΑΝΙΔΗΣ ΔΗΜΗΤΡΙΟΣ Ι. ΜΥΡΩΝΙΔΗΣ ΔΑΣΟΛΟΓΟΣ Μ.Sc. «ΟΡΘΟΛΟΓΙΚΗ ΔΙΑΧΕΙΡΙΣΗ ΟΡΕΙΝΩΝ ΛΕΚΑΝΩΝ ΑΠΟΡΡΟΗΣ ΜΕ ΤΗΝ ΑΝΑΠΤΥΞΗ ΓΕΩΓΡΑΦΙΚΟΥ ΣΥΣΤΗΜΑΤΟΣ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΩΝ» ΔΙΔΑΚΤΟΡΙΚΗ ΔΙΑΤΡΙΒΗ ΠΟΥ ΥΠΟΒΛΗΘΗΚΕ ΣΤΗ ΣΧΟΛΗ ΔΑΣΟΛΟΓΙΑΣ ΚΑΙ ΦΥΣΙΚΟΥ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ ΤΟΥ ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟΥ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟΥ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗ 2006

2 Η έγκριση της παρούσης διατριβής από τη Σχολή Δασολογίας και Φυσικού Περιβάλλοντος του Αριστοτελείου Πανεπιστημίου Θεσσαλονίκης δεν υποδηλώνει αποδοχή των γνωμών του συγγραφέα (Ν. 5343/1932, άρθρο 202, παράγραφος 2). 2

3 ARISTOTLE UNIVERSITY OF THESSALONIKI FACULTY OF FORESTRY AND NATURAL ENVIRONMENT INSTITUTE OF MOUNTAINOUS WATER MANAGEMENT AND CONTROL DIRECTOR: Dr. PANAGIOTIS STEFANIDIS DIMITRIOS Ι. ΜYRONIDIS DIPL. FORESTER Μ.Sc. RATIONAL MANAGEMENT OF MOUNTAINOUS WATERSHEDS BY DEVELOPING GEOGRAPHICAL INFORMATION SYSTEM DISSERTATION FOR THE DOCTOR S DEGREE SUBMITTED TO THE FACULTY OF FORESTRY AND NATURAL ENVIRONMENT OF THE ΑRISTOTLE UNIVERSITY OF THESSALONIKI THESSALONIKI

4 ΣΥΜΒΟΥΛΕΥΤΙΚΗ ΕΠΙΤΡΟΠΗ Παναγιώτης Στεφανίδης Αναπληρωτής Καθηγητής της Σχολής Δασολογίας και Φυσικού Περιβάλλοντος του Α.Π.Θ. Επιβλέπων. Μιχάλης Καρτέρης Καθηγητής της Σχολής Δασολογίας και Φυσικού Περιβάλλοντος του Α.Π.Θ. Θεοφάνης Παυλίδης Επίκουρος Καθηγητής της Σχολής Δασολογίας και Φυσικού Περιβάλλοντος του Α.Π.Θ. ΕΞΕΤΑΣΤΙΚΗ ΕΠΙΤΡΟΠΗ Μιχάλης Καρτέρης Καθηγητής της Σχολής Δασολογίας και Φυσικού Περιβάλλοντος του Α.Π.Θ. Νικόλαος Συλλαίος Καθηγητής της Γεωπονικής Σχολής του Α.Π.Θ. Θεόδωρος Αστάρας Καθηγητής του Τμήματος Γεωλογίας του Α.Π.Θ. Παναγιώτης Στεφανίδης Αναπληρωτής Καθηγητής της Σχολής Δασολογίας και Φυσικού Περιβάλλοντος του Α.Π.Θ. Επιβλέπων. Θεοφάνης Παυλίδης Επίκουρος Καθηγητής της Σχολής Δασολογίας και Φυσικού Περιβάλλοντος του Α.Π.Θ. Δημήτριος Στάθης Επίκουρος Καθηγητής της Σχολής Δασολογίας και Φυσικού Περιβάλλοντος του Α.Π.Θ. Ιωάννης Γήττας Λέκτορας της Σχολής Δασολογίας και Φυσικού Περιβάλλοντος του Α.Π.Θ. 4

5 ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ ΠΡΟΛΟΓΟΣ ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΚΑΙ ΤΟΠΟΘΕΤΗΣΗ ΤΟΥ ΠΡΟΒΛΗΜΑΤΟΣ ΑΝΑΣΚΟΠΗΣΗ ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑΣ Γενικά Βιβλιογραφία για τα Υδρολογικά Προγράμματα Watershed Modeling System (WMS) Rational Method ArcHydro HEC-1 (HMS) HEC-GeoRAS HEC-RAS TR TR HSPF MODRAT Τα υδρολογικά προγράμματα του Grass...22 R. Watershed...22 Answers...22 AGNPS...22 Kineros Topmodel Βιβλιογραφία για την εκτίμηση των μορφομετρικών και υδρογραφικών χαρακτηριστικών με την χρήση των Γ.Σ.Π Βιβλιογραφία για την εκτίμηση της διάβρωσης και της στερεομεταφοράς Ορθολογική διαχείριση με την χρήση των G.I.S ΜΕΘΟΔΟΣ ΕΡΕΥΝΑΣ Γενικά Ανάπτυξη και προσαρμογή εφαρμογών Η Vιsual Basic for Applications (VBA) Τι είναι τα ArcObjects Τύποι της παραμετροποίησης μέσα στο ArcG.I.S Δημιουργία κουμπιών εντολών, εργαλείων και οργάνωση του κώδικα Έγγραφα και πρότυπα (Documents and Templates)

6 3.7 Καθορισμός των χειμαρρικών ρευμάτων μορφομετρική και υδρογραφική τους συγκρότηση Αυτοματοποιημένη δημιουργία θεματικών χαρτών Τρόπος οργάνωσης των ψηφιοποιημένων δεδομένων Προσδιορισμός των μορφομετρικών και υδρογραφικών χαρακτηριστικών Χειμαρρικό περιβάλλον Χειμαρρικοί τύποι Συντελεστής απορροής Προσδιορισμός της μέγιστης αναμενόμενης υδατοπαροχής Προσδιορισμός της στερεομεταφοράς Προσδιορισμός της παροχής μιας συγκεκριμένης διατομής (Μέθοδος των ιχνών απορροής) Εκτίμηση του κινδύνου διάβρωσης με τον προσδιορισμό της υποβάθμισης στην λεκάνη απορροής ΠΕΡΙΟΧΗ ΕΡΕΥΝΑΣ ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ Γενικά Το εισαγωγικό μήνυμα Μενού Προβολή Αυτοματοποιημένη δημιουργία θεματικών χαρτών Εντολές μεγέθυνσης, σμίκρυνσης και συνολικό Ζουμ Εκτύπωση τρέχοντα χάρτη Φόρμα ζουμ Φόρμα Ζουμ στη λεκάνη Μορφομετρικά και υδρογραφικά χαρακτηρίστηκα Γενικά Διαδικασία προσδιορισμού μορφομετρικών και υδρογραφικών χαρακτηριστικών Δομή και λειτουργία του κώδικα Προσδιορισμός του χειμαρρικού περιβάλλοντος (δυναμικού) και χειμαρρικού τύπου Οι παράγοντες χειμαρρικότητας Ανάγλυφο Το κλίμα...89 Θερμοκρασία...91 Βροχόπτωση...92 Ομβροθερμικό διάγραμμα Η βλάστηση

7 Γεωλογικό υπόθεμα Χειμαρρικοί τύποι Προσδιορισμός συντελεστή απορροής Προσδιορισμός της μέγιστης αναμενόμενης υδατοπαροχής (Qmax) Προσδιορισμός της στερεομεταφοράς Προσδιορισμός της παροχής μιας συγκεκριμένης διατομής (Μέθοδος των ιχνών απορροής) Εκτίμηση κινδύνου διάβρωσης με τον προσδιορισμό της υποβάθμισης στην λεκάνη απορροής Γενικά Μέθοδοι προσδιορισμού της διάβρωσης Μέθοδοι άμεσου προσδιορισμού Στοχαστικές (εμπειρικές) μέθοδοι Προσδιοριστικές (αναλυτικές) μέθοδοι Μέθοδος του Gavrilovic Κατακρημνίσματα Μέση ετήσια θερμοκρασία Μέθοδος του Kronfellner Kraus Ορθολογική αξιοποίηση υδάτινων πόρων Κυριότερα προβλήματα Έργα αντιχειμαρρικής προστασίας Λιμνοδεξαμενές - Φράγματα ταμίευσης νερού Μικρά Υδροηλεκτρικά Ορθολογικότερη αξιοποίηση των υδάτινων πόρων μέσω της εφαρμογής ΑΝΑΚΕΦΑΛΑΙΩΣΗ ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ ΠΕΡΙΛΗΨΗ SUMMARY Προσδιορισμός της παροχής μιας συγκεκριμένης διατομής (Μέθοδος των ιχνών απορροής)

8 ΠΙΝΑΚΕΣ Πίνακας 1: Ορθή ονοματολογία επιπέδων και απαραίτητα πεδία...42 Πίνακας 2: Moρφομετρικά και υδρογραφικά χαρακτηριστικά που μελετήθηκαν...57 Πίνακας 3: Τα μορφομετρικά και υδρογραφικά χαρακτηριστικά των χειμ.ν ρευμ. της περιοχής έρευνας.71 Πίνακας 4: Τα ποιοτικά χαρακτηριστικά των λεκανών απορροής...75 Πίνακας 5: Κατανομή υψομετρικών βαθμίδων των λεκάνων απορροής της περιοχή έρευνας (Km 2 ) Πίνακας 6: Κατανομή υψομετρικών βαθμίδων για τις λεκάνες απορροής στην περιοχή έρευνας (%)...83 Πίνακας 7: Υψομετρία λεκανών περιοχής έρευνας...84 Πίνακας 8: Κατανομή των εκθέσεων για τις λεκάνες απορροής της περιοχής έρευνας (%)...85 Πίνακας 9: Κατανομή των κλίσεων για τις λεκάνες απορροής της περιοχής έρευνας (%)...86 Πίνακας 10: Οι Μετεωρολογικοί σταθμοί που χρησιμοποιήθηκαν για την έρευνα του κλίματος...89 Πίνακας 11: Μέση μηναία Μέση ετήσια θερμοκρασία ( o C)...91 Πίνακας 12: Μέση μηναία Μέση ετήσια Βροχόπτωση (mm)...92 Πίνακας 13: Ευρύτερες κατηγορίες χρήσεων γης και κωδικοποίηση τους Πίνακας 14: Κατανομή χρήσεων γης στην περιοχή έρευνας (Κm 2 ) Πίνακας 15: Κατανομή χρήσεων γης για τις λεκάνες απορροής της περιοχής έρευνας (%) Πίνακας 16: Η άμεση έξοδος των κατηγοριών κάλυψης γης για το Χειμαρρικό Ρέμα Γρηάς Πίνακας 17: Κατηγορίες χειμαρρικών πετρολογικών σχηματισμών και κωδικοποίηση τους Πίνακας 18: Κατανομή χειμαρρικών πετρολογικών σχηματισμών για τις λεκάνες απορροής της περιοχής έρευνας (Κm 2 ) Πίνακας 19: Κατανομή χειμαρρικών πετρολογικών σχηματισμών για τις λεκάνες απορροής της περιοχής έρευνας (%) Πίνακας 20: Η άμεση έξοδος των χειμ. πετρ. σχηματισμών για το Χειμαρρικό Ρέμα Γρηάς Πίνακας 21: Χειμαρρικά χωροδιαστήματα για την περιοχή έρευνας Πίνακας 22: Η άμεση έξοδος των κατηγοριών χειμαρρικών χωροδιαστημάτων για το Χ.Ρ. Γρηάς Πίνακας 23: Οι χειμαρρικοί τύποι της περιοχής έρευνας Πίνακας 24: Οι συντελεστές απορροής για τις λεκάνες απορροής της περιοχής έρευνας Πίνακας 25: Τα πεδία του επιπέδου Λεκάνες στα οποία γίνεται η αποθήκευση των παραμέτρων για τους τύπους οι οποίοι υπολογίζουν την μέγιστη αναμενόμενη υδατοπαροχή Πίνακας 26: Μέγιστες αναμενόμενες υδατοπαροχές στα χειμαρρικά ρεύματα Πίνακας 27: Μέγιστες αναμενόμενες υδατοστερεοπαροχές των χειμ. ρευμάτων της περιοχής έρευνας.165 Πίνακας 28: Τιμές του συντελεστή x στον τύπο του Gavrilovic Πίνακας 29: Τιμές του συντελεστή y στον τύπο του Gavrilovic Πίνακας 30: Τιμές του συντελεστή φ στον τύπο του Gavrilovic Πίνακας 31: Σύγκριση μεθόδων προσδιορισμού θερμοκρασίας της μέσης ετήσιας θερμοκρασίας Πίνακας 32: Η ετήσια υποβάθμιση για τις λεκάνες απορροής της περιοχής έρευνας με την χρήση των μοντέλων του Gavrilovic και Kronfellner - Kraüss Πίνακας 33: Μικρά υδροηλεκτρικά έργα στην περιοχή έρευνας

9 ΣΧΗΜΑΤΑ Σχήμα 1: Χάρτης προσανατολισμού και διοικητική συγκρότηση της περιοχής έρευνας...47 Σχήμα 2: Χάρτης υδρογραφικού δικτύου...62 Σχήμα 3: Τυπικές μορφές λεκανών απορροής κατά Gavrilovic (1972) ( Κωτούλας, 1990)...74 Σχήμα 4: Εμφανιζόμενες μορφές υδρογραφικών δικτύων...74 Σχήμα 5: Χάρτης διαβάθμισης υψομέτρων...82 Σχήμα 6: Ψηφιακό μοντέλο εδάφους περιοχής μελέτης...85 Σχήμα 7: Χάρτης κατανομής εκθέσεων περιοχής μελέτης...87 Σχήμα 8: Χάρτης κατανομής κλίσεων περιοχής μελέτης...88 Σχήμα 9: Οι θέσεις των μετεωρολογικών σταθμών της περιοχής έρευνας...90 Σχήμα 10: Διάγραμμα μέσων μηναίων τιμών θερμοκρασίας...91 Σχήμα 11: Σχέση μέσης ετήσιας θερμοκρασίας (Τ) Υπερθαλάσσιου ύψους (Η)...92 Σχήμα 12: Διάγραμμα μέσων μηναίων βροχοπτώσεων...93 Σχήμα 13: Σχέση υπερθαλάσσιου ύψους (P) υψομέτρου (Η)...93 Σχήμα 14: Τα ομβροθερμικά διαγράμματα των Μ.Σ. της περιοχής έρευνας...99 Σχήμα 15: Περιοχές του δικτύου Natura 2000 της περιοχής έρευνας Σχήμα 16: Χάρτης βλάστησης της περιοχής έρευνας Σχήμα 17: Κατανομή χρήσεων γης για τις λεκάνες απορροής της περιοχής έρευνας Σχήμα 18: Οι γενετικές κατηγορίες πετρωμάτων της περιοχής έρευνας Σχήμα 19: Κατανομή χειμαρρικών πετρολογικών σχηματισμών στην περιοχή έρευνας Σχήμα 20: Χειμαρρικά όρια και χειμαρρικές συνθήκες Σχήμα 21: Κατανομή χειμαρρικών χωροδιαστημάτων για την περιοχή έρευνας Σχήμα 22: Η κατανομή των βροχοπτώσεων για τις λεκάνες απορροής της περιοχής έρευνας Σχήμα 23: Κατανομή των θερμοκρασιών για τις λεκάνες απορροής της περιοχής έρευνας Σχήμα 25: Υπάρχοντα έργα αξιοποίησης υδατικού δυναμικού Σχήμα 26 Διάγραμμα ροής του διαχειριστικού G.I.S.-Εργαλείου για την ορθολογική αξιοποίηση των υδατικών πόρων

10 ΕΙΚΟΝΕΣ Εικόνα 1: Οι βιβλιοθήκες Microsoft Word και Excel 11.0 που φορτώνουν από την εκτέλεση του OWC10.DLL καθώς και τα πρόσθετα αντικείμενα ελέγχου...34 Εικόνα 2: Η εγκατάσταση του επιπλέον στοιχείου ελέγχου Microsoft Office Spreadsheet 11.0 η οποία παρέχει μέρος των δυνατοτήτων του Excel στο περιβάλλον του ArcG.I.S Εικόνα 3: Τρόπος οργάνωσης του κώδικα στην Visual Basic for Applications...38 Εικόνα 4: Η δομή του εισαγωγικού μηνύματος της εφαρμογής...49 Εικόνα 5: Το μενού ΠΡΟΒΟΛΗ και τμήμα του τοπογραφικού χάρτη της περιοχής έρευνας...50 Εικόνα 6: Επιλογή του κουμπιού εντολών ZoomIn του μενού Pan/Zoom...52 Εικόνα 7: Η μακροεντολή ArcID και οι υπορουτίνες ZoomIn, ZoomOut & FullExtent...52 Εικόνα 8: Η φόρμα «Ζουμ σε κλίμακα» και ο ανάλογος κώδικας...54 Εικόνα 9: Η φόρμα αναζήτηση λεκάνης...55 Εικόνα 10: Ορισμός ισοδιάστασης χωροσταθμικών καμπυλών...63 Εικόνα 11: Η φόρμα κατάδειξης των πολυγώνων...63 Εικόνα 12: Τα επιλεγμένα τμήματα και το ποσοστό συμμετοχής τους στην λεκάνη απορροής...63 Εικόνα 13: Η τιμή του Μέγιστου Χειμαρρικού Υψομέτρου...64 Εικόνα 14: Η προετοιμασία του επιπέδου των λεκανών...64 Εικόνα 15: Το μενού Αναλύσεις και τα μορφομετρικά και υδρογραφικά χαρακτηριστικά...68 Εικόνα 16: Τα μορφομετρικά και υδρογραφικά χαρακτηριστικά της λεκάνης του Χ.Ρ. Ξεροπόταμου...72 Εικόνα 17: Το μενού ΑΝΑΛΥΣΕΙΣ της εφαρμογής και τα αποτελέσματα της διαβάθμισης υψομέτρων για τις λεκάνες απορροής της περιοχής έρευνας...79 Εικόνα 18: Φόρμα εισαγωγής μετεωρολογικών δεδομένων...94 Εικόνα 19: Η φόρμα εισαγωγής των μέσων μηναίων βροχοπτώσεων για τον Μετεωρολογικό σταθμό του Θεοδωρακίου...95 Εικόνα 20: Η φόρμα εισαγωγής των μέσων μηναίων θερμοκρασιών για τον Μετεωρολογικό σταθμό του Θεοδωρακίου...95 Εικόνα 21: Η δομή του πίνακα meteodata_t της γεωβάσης...98 Εικόνα 22: Οι λεκάνες απορροής, Καμίνια (15), Μαργαρίτας (16) και Ανώνυμο (17) Εικόνα 23: Το μενού ΑΝΑΛΥΣΕΙΣ της εφαρμογής και τα αποτελέσματα της ανάλυσης χρήσεων γης για τις λεκάνες απορροής της περιοχής έρευνας Εικόνα 24: Η μορφή των χρήσεων γης για το Χ.Ρ. Γρηάς Εικόνα 25: Το μενού ΑΝΑΛΥΣΕΙΣ της εφαρμογής και τα αποτελέσματα της ανάλυσης για τους χειμαρρρικούς πετρολογικούς σχηματισμούς των λεκανών απορροής της περιοχής έρευνας Εικόνα 26: Η μορφή των χειμαρρικών πετρολογικών σχηματισμών για το Χ.Ρ. Γρηάς Εικόνα 27: Το μενού ΑΝΑΛΥΣΕΙΣ της εφαρμογής και τα αποτελέσματα της ανάλυσης χειμαρρικών χωροδιαστημάτων για τις λεκάνες απορροής της περιοχής έρευνας Εικόνα 28: Η κατανομή των χειμαρρικών χωροδιαστημάτων για το Χ.Ρ. Γρηάς Εικόνα 29: Το μενού ΑΝΑΛΥΣΕΙΣ της εφαρμογής τα αποτελέσματα των χειμαρρικών τύπων για τις λεκάνες απορροής της περιοχής έρευνας Εικόνα 30: Ο χειμαρρικός τύπος του Χ.Ρ. Γρηάς

11 Εικόνα 31: Ο υπολογισμός του συντελεστή απορροής για το Χ.Ρ. Γρηάς Εικόνα 32: Οι τιμές του συντελεστή απορροής για διάφορες περιπτώσεις Εικόνα 33: Το μενού ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΕΣ της εφαρμογής και οι μέγιστες αναμενόμενες υδατοστερεοπαροχές του Χ.Ρ. Γρηάς Εικόνα 34: Η βιβλιοθήκη αντικείμενων esrispatialrelenum η οποία μας επιτρέπει να πραγματοποιήσουμε χωρικά ερωτήματα Εικόνα 35: Η καρτέλα υπολογισμού της υδατοαπορροής για τους τύπους των Turazza Giadotti Εικόνα 36: H Καρτέλα υπολογισμού της μέσης υδατοπαροχής για το Χ.Ρ. Γρηάς Εικόνα 37: Το μενού ΑΝΑΛΥΣΕΙΣ της εφαρμογής και η φόρμα υπολογισμού των μέγιστων αναμενόμενων υδατοπαροχών Εικόνα 38: Η στερεοπαροχή του Χ.Ρ. Γρηάς Εικόνα 39: Το μενού ΑΝΑΛΥΣΕΙΣ της εφαρμογής και η φόρμα υπολογισμού της πραγματικής στερεοπαροχής Εικόνα 40: Το γραφικό περιβάλλον υπολογισμού μιας παροχής με την μέθοδο των ιχνών απορροής Εικόνα 41: Η φόρμα προσδιορισμού της υποβάθμισης του μενού ΑΝΑΛΥΣΕΙΣ Εικόνα 42: Εκτίμηση της υποβάθμισης με την μέθοδο του Gavrilovic για το χ.ρ. Ξηροπόταμος Εικόνα 43: Οι φόρμες εισαγωγής συντελεστών βαρύτητας για τις ποιοτικές παραμέτρους στην μέθοδο του Gavrilovic Εικόνα 44: Εκτίμηση της υποβάθμισης με την μέθοδο του Kronfellner Kraüss για το χ.ρ. Γρηάς

12 ΠΡΟΛΟΓΟΣ Η εργασία αυτή με τίτλο «Ορθολογική διαχείριση ορεινών λεκανών απορροής με την ανάπτυξη Γεωγραφικού Συστήματος Πληροφοριών» μου ανατέθηκε στα μέσα του 2001 από την συμβουλευτική επιτροπή που συγκροτήθηκε με απόφαση του τότε Τμήματος Δασολογίας και Φυσικού Περιβάλλοντος του Αριστοτελείου Πανεπιστημίου Θεσσαλονίκης (Α.Π.Θ.), με επιβλέποντα τον Αναπληρωτή Καθηγητή κ. Παναγιώτη Στεφανίδη και μέλη τον Καθηγητή κ. Μιχάλη Καρτέρη και τον Επίκουρο Καθηγητή κ. Θεοφάνη Παυλίδη. Η βασική ιδέα της εργασίας αυτής οφείλεται κατά κύριο λόγο στον επιβλέποντα Καθηγητή της διδακτορικής μου διατριβής Αναπληρωτή Καθηγητή κ. Παναγιώτη Στεφανίδη της Σχολής Δασολογίας και Φυσικού Περιβάλλοντος του Α.Π.Θ.. Έχοντας ήδη ολοκληρώσει την εκπόνηση της μεταπτυχιακής μου διατριβής και την συγγραφή της παρούσης διδακτορικής διατριβής υπό την καθοδήγηση του επιβλέποντα Αναπληρωτή Καθηγητή κ. Παναγιώτη Στεφανίδη, αισθάνομαι την ανάγκη να τον ευχαριστήσω θερμά για τις πολύτιμες συμβουλές, την υποστήριξη καθώς και για τις διορθώσεις, την συνεχή και στενή παρακολούθηση και τα σχόλια του κατά την συγγραφή της διατριβής. Επίσης θα ήθελα να τον ευχαριστήσω για τις ευκαιρίες που μου προσέφερε, την υπομονή και την εμπιστοσύνη που επέδειξε στις ικανότητές μου ακόμα και όταν δεν είχα ούτε πολλές γνώσεις ούτε υψηλή εξειδίκευση παρά μόνο δίψα για εργασία και μάθηση. Θα ήθελα να εκφράσω πολλές ευχαριστίες στον Καθηγητή κ. Μιχάλη Καρτέρη, Διευθυντή του Εργαστηρίου Δασικής Διαχειριστικής και Τηλεπισκόπησης της Σχολής Δασολογίας και Φυσικού Περιβάλλοντος του Α.Π.Θ., για την ενεργό συμμετοχή του στην τριμελή συμβουλευτική επιτροπή και τις παρατηρήσεις του στο αντικείμενο των Γεωγραφικών Συστημάτων Πληροφοριών. Ευχαριστώ επίσης τον Επίκουρο Καθηγητή κ. Θεοφάνη Παυλίδη της Σχολής Δασολογίας και Φυσικού Περιβάλλοντος του Α.Π.Θ. για την ενεργό συμμετοχή του στην τριμελή συμβουλευτική επιτροπή καθώς και για τις εποικοδομητικές συζητήσεις και τις χρήσιμες συμβουλές του. Ευχαριστώ τον Επίκουρο Καθηγητή κ. Δημήτριο Στάθη της Σχολής Δασολογίας και Φυσικού Περιβάλλοντος του Α.Π.Θ. για τις πολύτιμες υποδείξεις του σε θέματα Μετεωρολογίας Κλιματολογίας καθώς και για την συμμετοχή του στην εξεταστική επιτροπή. 12

13 Ευχαριστώ τους Καθηγητές κ. Νικόλαο Συλλαίο της Γεωπονικής Σχολής του Α.Π.Θ. και κ. Θεόδωρο Αστάρα του Τμήματος Γεωλογίας του Α.Π.Θ. καθώς και τον Λέκτορα κ. Ιωάννη Γήττα της Σχολής Δασολογίας και Φυσικού Περιβάλλοντος του Α.Π.Θ. για την συμμετοχή τους στη συγκρότηση της επταμελούς εξεταστικής επιτροπής. Ευχαριστώ τον Τοπογράφο Μηχανικό Ηλία Δημητριάδη για τις πολύτιμες συμβουλές και την συμπαράστασή του στον τομέα του σχεδιασμού και της υλοποίησης του Γεωγραφικού Πληροφοριακού Συστήματος χωρίς την βοήθεια του οποίου θα ήταν αδύνατη η ανάπτυξη του λογισμικού. Επίσης, θα ήθελα να ευχαριστήσω ιδιαίτερα τον Πρόεδρο της Αναπτυξιακής Κιλκίς Α.Ε. κ. Παύλο Πασσαλίδη καθώς και τα στελέχη της εταιρείας για την δυνατότητα που μου παρείχαν να διευρύνω τις γνώσεις και τους ορίζοντές μου συνεργαζόμενος με καταξιωμένους επιστήμονες διαφόρων ειδικοτήτων, την συμμετοχή μου σε διάφορα αναπτυξιακά προγράμματα και την απόκτηση επαγγελματικών εμπειριών. Θα ήταν παράλειψη να μην ευχαριστήσω τον Δασάρχη Αριδαίας κ. Δημήτριο Ακριτίδη για την παραχώρηση μελετών και χαρτογραφικού υποβάθρου που αφορούσαν την περιοχή έρευνας. Θα ήθελα να ευχαριστήσω τους γονείς μου για την αμέριστη υλική και ηθική υποστήριξη και συμπαράστασή τους καθ όλη την διάρκεια των σπουδών μου και κατά την διάρκεια εκπόνησης της διδακτορικής μου διατριβής. Τέλος, θα ήθελα να ευχαριστήσω όλους όσους με οποιονδήποτε τρόπο συνέβαλαν στην ολοκλήρωση της παρούσης διδακτορικής διατριβής. Νοέμβριος 2006 Δημήτριος Ι. Μυρωνίδης Δασολόγος Μ.Sc. 13

14 ΣΥΜΒΟΛΑ Ε = Εμβαδό λεκάνης απορροής U = Περίμετρος Β = Βαθμός στρογγυλομορφίας Η min = Ελάχιστο υψόμετρο Η max = Μέγιστο υψόμετρο Η med = Mέσο υψόμετρο Η x = Μέγιστο χειμαρρικό υψόμετρο Η r = Διαφορά μεγίστου ελαχίστου υψομέτρου J l = Μέση κλίση λεκάνης L = Μήκος κεντρικής κοίτης J κ = Μέση κλίση κεντρικής κοίτης Α = Προσχωσιγενής σχηματισμός S = Νεογενής σχηματισμός Μ = Κρυσταλλοπυριγενής σχηματισμός Κ = Ασβεστολιθικός σχηματισμός F = Φλυσχικός σχηματισμός G = Σχιστολιθικός σχηματισμός Q max = Μέγιστη υδατοπαροχή χειμαρρικού ρεύματος q max = Μέγιστη ειδική υδατοπαροχή χειμαρρικού ρεύματος G max = Μέγιστη στερεοπαροχή χειμαρρικού ρεύματος Layer = Θεματικό χαρτογραφικό επίπεδο UIButton = Κουμπιά εντολών αναπτυσσόμενα από τον χρήστη UITools = Εργαλεία αναπτυσσόμενα από τον χρήστη 14

15 1. ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΚΑΙ ΤΟΠΟΘΕΤΗΣΗ ΤΟΥ ΠΡΟΒΛΗΜΑΤΟΣ Η γη είναι ο πλανήτης του οποίου η επιφάνεια στο μεγαλύτερο ποσοστό της καλύπτεται από νερό. Το 98% της ποσότητας αυτής αποτελείται από θαλασσινό νερό, ενώ μεγάλες ποσότητες γλυκού νερού είναι παγιδευμένες στα παγόβουνα. Επομένως, λιγότερο του 1% του νερού της γης ικανοποιεί της ζωτικές μας ανάγκες και εξαρτάται από αυτό η ίδια η ύπαρξή μας. Οι παγκόσμιες απαιτήσεις σε νερό έχουν εξαπλασιαστεί μεταξύ των ετών αυξανόμενες με ρυθμό διπλάσιο του αντίστοιχου ρυθμού αύξησης του πληθυσμού (Gleick 1998). Ο Οργανισμός των Ηνωμένων Εθνών στα πλαίσια του προγράμματος GEO-ENVIRONMENT 2000 διαπίστωσε ότι το ένα τρίτο του παγκόσμιου πληθυσμού ζει σήμερα σε χώρες που υποφέρουν από μέση ως υψηλή ανεπάρκεια νερού (ΟΗΕ 2000). Από το δεύτερο μισό του 20ου αιώνα παρατηρείται μια έντονη αύξηση του πληθυσμού συνοδευόμενη από ανάλογη αύξηση των αναγκών για άρδευση και ύδρευση. Υπάρχουν περιοχές στον πλανήτη όπως η Μέση Ανατολή, όπου η ανεπάρκεια του νερού έχει παίξει ένα καίριο ρόλο καθορίζοντας τις πολιτικές σχέσεις των κρατών της περιοχής για χιλιάδες χρόνια. Οι άνθρωποι μάχονται από τα αρχαία χρόνια για το νερό και ο ανταγωνισμός για τις περιορισμένες ποσότητες νερού δεν είναι κάτι καινούργιο. Ωστόσο, το πρόβλημα έχει γίνει εξαιρετικά κρίσιμο στην σημερινή εποχή λόγω των ιδιαίτερα αυξημένων απαιτήσεων και είναι πλέον επιτακτική η ανάγκη για ορθολογική διαχείριση των υδάτινων πόρων. Οι υδάτινοι πόροι αποτελούσαν πάντα και αποτελούν και σήμερα την απαραίτητη προϋπόθεση για την ύπαρξη της ίδιας της ζωής, αλλά και για την ανάπτυξη κάθε είδους δραστηριότητας. Το νερό ως ένας φυσικός πόρος, ο οποίος συμμετέχει στις παραγωγικές διαδικασίες, προσδιορίζει σε σημαντικό βαθμό τη δυνατότητα ή την αδυναμία επέκτασης των δραστηριοτήτων και της παραγωγικότητας. Το νερό, όπως και η πληθυσμιακή κατανομή, είναι ένα από τα βασικά δεδομένα πάνω στα οποία πρέπει να θεμελιώνεται η πολιτική ανάπτυξης του χώρου (Jean Labasse 1965). Μέχρι πρόσφατα, ο σχεδιασμός της διαχείρισης των υδάτινων πόρων ήταν προσανατολισμένος προς την παροχή νερού για υδροηλεκτρική ισχύ αλλά και βιομηχανική, οικιστική και αγροτική επέκταση, λόγω των οικονομικών ωφελειών που εμπλέκονται. Εν τούτοις, αυτές οι ωφέλειες συνοδεύονται συχνά από περιβαλλοντική υποβάθμιση και απώλεια νερού. Η καταπολέμηση της ρύπανσης, ο έλεγχος των πλημμύρων, η ανάκτηση εδαφών και η προστασία του περιβάλλοντος πρέπει να λαμβάνονται υπόψη ταυτόχρονα στον σχεδιασμό της διαχείρισης των υδάτων. Η 15

16 πρόκληση για τον ειδικό προγραμματιστή είναι να βρει ένα αποδεκτό συμβιβασμό μεταξύ ανταγωνιστικών αναγκών, χρησιμοποιώντας ταυτόχρονα τους υδάτινους πόρους με τον πιο αποτελεσματικό τρόπο (Glynn 1989). Η έντονη γεωργική ανάπτυξη που καταγράφεται σε συγκεκριμένες περιοχές της χώρας τα τελευταία χρόνια έχει ως συνέπεια την αναζήτηση και εκμετάλλευση όλο και μεγαλύτερων ποσοτήτων νερού για την κάλυψη των αρδευτικών αναγκών (Μπαθρέλος 2005). Η επιδίωξη της ικανοποίησης όλων των χρήσεων αναδεικνύει σε κυρίαρχο κοινωνικό και αναπτυξιακό ζήτημα τη διαχείριση και την ορθολογική χρήση των υδάτινων πόρων, καθώς και τον εύστοχο σχεδιασμό των έργων της αξιοποίησής τους. Ιδιαίτερη σημασία από περιβαλλοντικής, κοινωνικής, αναπτυξιακής και υγειονομικής πλευράς έχει η διατήρηση της επάρκειας (ποσότητας) αλλά και της ποιότητας των επιφανειακών και υπόγειων νερών. Μέχρι το 1970, οι πιο πολλές διαχειριστικές πρακτικές για το νερό επιζητούσαν την επίλυση απλών, τοπικών προβλημάτων χωρίς να λαμβάνουν υπόψη τις επιπτώσεις αυτών των δράσεων στα βιοφυσικά, οικονομικά και κοινωνικά στοιχεία του μεγαλύτερου συστήματος της υδρολογικής λεκάνης. Η Κοινοτική Οδηγία-Πλαίσιο 2000/60/ΕΚ αποτελεί την πιο σύγχρονη νομοθετική δικλείδα στη διασφάλιση ενός ενιαίου τρόπου προσέγγισης της ορθολογικής διαχείρισης των υδάτινων πόρων σε επίπεδο λεκάνης απορροής ποταμού για κάθε κράτος μέλος και στην επίτευξη μίας συστηματικής και συγκρίσιμης βάσης της παρακολούθησης της κατάστασης των υδάτων σε όλη την Ευρωπαϊκή Κοινότητα. Επιπλέον, ιδιαίτερη έμφαση δίνεται στη γεωγραφική συνιστώσα για τη καθιέρωση των φορέων διαχείρισης σε επίπεδο λεκάνης απορροής και την ανάπτυξη διαχειριστικών σχεδίων. Τα Γεωγραφικά Συστήματα Πληροφοριών (Γ.Σ.Π.), μπορούν να συνεισφέρουν ουσιαστικά στην εναρμόνιση των τοπικών δράσεων με τις Ευρωπαϊκές αρχές (Καμπράγκου και Μυλόπουλος 2005). Τα Γεωγραφικά Συστήματα Πληροφοριών έχουν χρησιμοποιηθεί διεθνώς τα τελευταία χρόνια σε πολλές εφαρμογές περιβαλλοντικής διαχείρισης και ειδικότερα σε υδάτινα συστήματα μιας και η εξαγωγή των συμπερασμάτων δεν εξαρτάται μόνον από τις ιδιότητες και τα χαρακτηριστικά των πληροφοριών αλλά κυρίως από την χωρική τους διάσταση και την γεωγραφική τους κατανομή. Αυτό επιτυγχάνεται με τη δυνατότητα ανάλυσης ενός συνδυασμού διάφορων κοινωνικών, οικονομικών και περιβαλλοντικών παραγόντων, σχετικών με χωρικές διαστάσεις ενός προβλήματος υδάτινων πόρων και στη συνέχεια με τη δυνατότητα εφαρμογής τους σε μια διαδικασία λήψης αποφάσεων (McKinney και Cai 2002). 16

17 Η φύση επομένως των υδάτινων πόρων και η χωρική τους μεταβλητότητα κάνουν τα Γ.Σ.Π. ένα χρήσιμο εργαλείο στη διαχείρισή τους σε επίπεδο λεκάνης απορροής, γι αυτό και τα τελευταία χρόνια έχουν αναπτυχθεί μια σειρά από μοντέλα συνδεδεμένα με Γ.Σ.Π. (Jamieson και Fedra 1996). Με γνώμονα την ολοκληρωμένη διαχείριση των υδάτινων πόρων της λεκάνης απορροής ενός ποταμού είναι αναγκαία η γνώση των γεωμορφολογικών παραμέτρων αυτής. Τα γεωμορφολογικά χαρακτηριστικά (ή παράμετροι) αποτελούν το σύνολο των φυσικών γνωρισμάτων και των παράγωγων μεγεθών που μπορούν να περιγράψουν ποσοτικά και ποιοτικά τη λεκάνη απορροής και είναι μοναδικά για κάθε λεκάνη. Η αλματώδης ανάπτυξη της επιστήμης των Η/Υ διευκολύνει τις εφαρμογές της Υδρολογίας, ενώ η χρήση της σύγχρονης τεχνολογίας των Γ.Σ.Π. επιτρέπει τη χωρική ανάλυση της λεκάνης απορροής (Γιαννόπουλος 2002). Ο τρόπος και η διαδικασία κίνησης του απορρέοντος νερού εξαρτάται από τέσσερις βασικούς παράγοντες οι οποίοι δημιουργούν για κάθε υδρογραφική μονάδα (λεκάνη απορροής) ή ευρύτερη περιοχή ένα συγκεκριμένο περιβάλλον. Οι παράγοντες αυτοί είναι το κλίμα, το γεωλογικό υπόθεμα, η ανάγλυφη όψη και η βλάστηση (Κωτούλας 1998, Στεφανίδης 1990). Κατά την ροή τους από τις υψηλότερες προς τις χαμηλότερες περιοχές της χέρσου, τα ύδατα παρασύρουν, μεταφέρουν και αποθέτουν κάθε είδους ύλες, τις οποίες αποσπούν από τον στερεό φλοιό της γης, με αποτέλεσμα να δημιουργούνται σοβαρά προβλήματα όπως πλημμύρες και ερημοποίηση του ορεινού χώρου (Κωτούλας 1969). Ο συνδυασμός των παραγόντων αυτών μεταξύ τους δημιουργεί ορισμένο τύπο χειμαρρικού περιβάλλοντος, με αποτέλεσμα την εμφάνιση συγκεκριμένων χειμαρρικών φαινομένων. Το είδος, ο συνδυασμός και η έκταση των φαινομένων αυτών προσδίδουν στα χειμαρρικά ρεύματα μια ιδιαίτερη χειμαρρική φυσιογνωμία. Η γνώση της χειμαρρικής συμπεριφοράς καθώς και των αναμενόμενων συνεπειών σε μια περιοχή μας βοηθάει στην διαδικασία λήψης αποφάσεων που αφορούν το κατάλληλο σύστημα διευθέτησης που πρέπει να ακολουθηθεί, την ρύθμιση της δίαιτας των χειμαρρικών ρευμάτων και την αποτροπή της ζημιογόνου δράσης τους (Κωτούλας 1997). Επομένως, η ακριβής γνώση του χειμαρρικού περιβάλλοντος και των υδάτινων πόρων θα συνεισφέρει αποτελεσματικά στην εξάλειψη των προβλημάτων. Σημαντικό θέμα για την διαχείριση των υδάτινων πόρων αποτελεί η αναλυτική διερεύνηση σε χωρική και χρονική κλίμακα των παραμέτρων που καθορίζουν τη ζήτηση και την προσφορά νερού και κατ επέκταση το υδατικό ισοζύγιο. Τέτοιου είδους διερεύνηση ξεφεύγει από τα πλαίσια των παραδοσιακών 17

18 εμπειρικών προσεγγίσεων και απαιτεί τη χρήση σύγχρονων διαχειριστικών εργαλείων όπως είναι τα Γεωγραφικά Συστήματα Πληροφοριών. Σκοπός της παρούσης διατριβής είναι η ανάπτυξη ενός Γεωγραφικού Συστήματος Πληροφοριών σε επίπεδο λεκάνης απορροής ποταμού ή χειμάρρου το οποίο θα: Δημιουργεί αυτοματοποιημένα θεματικούς χάρτες με την σύνθεση των κατάλληλων κατά περίπτωση χαρτογραφικών επιπέδων (ανάγλυφου, γεωλογικού υποθέματος, χρήσεων γης, λεκανών απορροής). Προσδιορίζει με ακρίβεια και ταχύτητα τις γεωμορφολογικές παραμέτρους των λεκανών απορροής (μορφομετρικά και υδρογραφικά χαρακτηριστικά). Προσδιορίζει το χειμαρρικό περιβάλλον (δυναμικό) και τον χειμαρρικό τύπο. Καταχωρεί και ενημερώνει σε γεωβάση τα δεδομένα των Μετεωρολογικών Σταθμών και θα συνθέτει το Ομβροθερμικό διάγραμμα ενός Μετεωρολογικού Σταθμού. Προσδιορίζει τον συντελεστή απορροής. Προσδιορίζει την μέγιστη αναμενόμενη υδατοπαροχή. Προσδιορίζει την παροχή μιας συγκεκριμένης διατομής (Μέθοδος των ιχνών απορροής). Προβαίνει σε εκτίμηση του κίνδυνου διάβρωσης με τον προσδιορισμό της υποβάθμισης και της στερεομεταφοράς. Η παρούσα εργασία εντάσσεται στα πλαίσια των ερευνών που πραγματοποιεί το Εργαστήριο Διευθέτησης Ορεινών Υδάτων του Α.Π.Θ. για τα χειμαρρικά ρεύματα της Ελλάδας και τα αποτελέσματά της θα συμβάλλουν στην ορθολογικότερη διαχείριση των λεκανών απορροής παρέχοντας μια σειρά από G.I.S. (Geographical Information Systems) εργαλεία τα οποία μας βοηθούν να κατανοήσουμε το χειμαρρικό περιβάλλον αποτελώντας ένα πολύτιμο σύμβουλο στην διαδικασία λήψης αποφάσεων. Είναι η πρώτη φορά που πραγματοποιείται μια τέτοια έρευνα η οποία αφορά την ανάπτυξη G.I.S. εργαλείων τα οποία προσφέρουν ολοκληρωμένη γνώση για το χειμαρρικό περιβάλλον των λεκανών απορροής. 18

19 2. ΑΝΑΣΚΟΠΗΣΗ ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑΣ 2.1 Γενικά Όπως αναφέρθηκε προηγουμένως, το αντικείμενο της έρευνάς μας είναι η ανάπτυξη ενός Γεωγραφικού Συστήματος Πληροφοριών σε επίπεδο λεκάνης απορροής ποταμού ή χειμάρρου. Στην συνέχεια ακολουθεί ανασκόπηση και κριτική της σχετικής βιβλιογραφίας. 2.2 Βιβλιογραφία για τα υδρολογικά προγράμματα Watershed Modeling System (WMS) Το Watershed Modeling System (WMS) είναι ένα ανεξάρτητο Γεωγραφικό Σύστημα Πληροφοριών, το οποίο εκτελεί ένα σημαντικό αριθμό υδρολογικών και υδραυλικών αναλύσεων. Το WMS παρέχει ισχυρά εργαλεία τα οποία αυτοματοποιούν την δημιουργία του υδροκρίτη των λεκανών απορροής καθώς και του υδρογραφικού δικτύου από το ψηφιακό μοντέλο εδάφους. Οι κυριότερες δυνατότητές του είναι: - Ο υπολογισμός μέρους των γεωμορφολογικών χαρακτηριστικών των λεκανών απορροής. - Ο υπολογισμός του μέσου ετήσιου ύψους βροχής με την μέθοδο των πολυγώνων του Thissen. - Η εξαγωγή διατομών από το ψηφιακό μοντέλο εδάφους για τον υπολογισμό του βάθους ροής, παροχής. - Η ενσωμάτωση υδρολογικών μοντέλων (HEC-1, HEC-HMS, TR-20, TR-55, Rational Method, NFF, MODRAT και HSPF), ενώ υποστηρίζονται και τα υδραυλικά μοντέλα HEC-RAS, SMPDBK και CE QUAL. - Ο υπολογισμός κατεύθυνσης ροής και δημιουργία χαρτών όπου απεικονίζονται τα όρια ενδεχόμενου πλημμυρικού γεγονότος, το βάθος ύδατος και η προσομοίωση της πλημμύρας με την χρήση υδρολογικού μοντέλου. - Η προσομοίωση γεγονότων όπως πλημμυρική πρόβλεψη, σημεία συγκέντρωσης του νερού, ανάλυση της διήθησης καθώς και αλληλεπίδραση υπογείων επιφανειακών υδάτων σε συνεργασία με το μοντέλο GSSHA. - Ο υπολογισμός της χωρητικότητας ενός ταμιευτήρα. Κύριο πλεονέκτημα αποτελεί η συμβατότητά του με δεδομένα που προέρχονται από το ArcG.I.S. (Shapefiles) καθώς και με δεδομένα από AutoCAD, εικόνων, ψηφιακών μοντέλων εδάφους (WMS 1999). 19

20 2.2.2 Rational Method Το WMS χρησιμοποιεί την ορθολογική μέθοδο για να υπολογίζει τις πλημμυρικές αιχμές σε μικρές λεκάνες απορροής. Το μοντέλο παρέχει την δυνατότητα σύνθεσης επιφανειακής απορροής από πολλές λεκάνες απορροής καθώς και δυο διαφορετικές μεθόδους για τον καθορισμό της αιχμής του υδρογραφήματος και του χρόνου συγκέντρωσης ArcHydro Πρόκειται για μια επιπρόσθετη επέκταση του ArcG.I.S. την οποία έχει αναπτύξει η ESRI και η οποία παρέχει την δυνατότητα αυτόματης εξαγωγής από το ψηφιακό μοντέλο εδάφους των λεκανών και υπολεκανών απορροής καθώς και του υδρογραφικού δικτύου (Maidment 2002). Επίσης, υπολογίζει την κατεύθυνση ροής του νερού, δημιουργεί διατομές των ρεμάτων που προέρχονται από το ψηφιακό μοντέλο εδάφους και κατασκευάζει υδατογραφήματα τα οποία παρουσιάζουν την μεταβολή της παροχής σε σχέση με τον χρόνο HEC-1 (HMS) Το HEC-1 έχει αναπτυχθεί από το Hydrologic Engineering Center της Καλιφόρνιας και είναι σχεδιασμένο με τέτοιο τρόπο ώστε να προσομοιώνει την επιφανειακή απορροή σε σχέση με την βροχόπτωση που δέχεται μια λεκάνη απορροής. Αφού εισάγει ο χρήστης τις απαραίτητες παραμέτρους που απαιτεί το πρόγραμμα, μπορεί να δημιουργήσει για οποιαδήποτε τοποθεσία το υδρογράφημά της. Χρησιμοποιεί το μοντέλο των SCS καμπύλων απορροής για τον υπολογισμό της απορροής, το μοντέλο SMA για τον υπολογισμό της εξατμισιδιαπνοής, ενώ ενσωματώνει μοντέλο για τον υπολογισμό της βασικής απορροής HEC-GeoRAS Το πρόγραμμα αυτό αποτελείται από ένα σύνολο από εργαλεία και διαδικασίες μέσα στο περιβάλλον του ArcG.I.S. με σκοπό την προετοιμασία των δεδομένων (κεντρική κοίτη του ρέματος, όχθες της κεντρικής κοίτη, διατομές και χρήσεις γης) για την εισαγωγή στο HEC-RAS, ενώ μπορεί να επεξεργαστεί τα εξαγόμενα του HEC- RAS. Τα εξαγόμενα από την προσομοίωση του HEC-RAS μπορούν να χρησιμοποιηθούν για χαρτογράφηση κινδύνων πλημμύρας και για την προετοιμασία σχεδίου αντιμετώπισης πλημμυρικών γεγονότων. 20

21 2.2.6 HEC-RAS Το HEC-RAS είναι ένα υδραυλικό μοντέλο το οποίο χρησιμοποιείται για την αποτύπωση της επιφανειακής απορροής καθώς και για την προσομοίωση πλημμυρικών φαινομένων. Επίσης εξετάζει την δυνατότητα δημιουργίας μιας ευρείας γκάμας από υδραυλικά έργα όπως γέφυρες, κ.ά TR-20 Το TR-20 επιτρέπει την αξιολόγηση ενός πλημμυρικού γεγονότος υπολογίζοντας την επιφανειακή απορροή για οποιοδήποτε υποθετικό σενάριο βροχόπτωσης. Το πρόγραμμα δημιουργεί πλημμυρικά υδρογραφήματα της απορροής υπολογίζοντας τη μέγιστη παροχή, τη χρονική στιγμή που θα συμβεί και την διάρκεια της πλημμύρας για οποιαδήποτε διατομή. Το πρόγραμμα επίσης έχει ενσωματωμένα εννιά μοντέλα διασποράς της βροχόπτωσης για διαφορετικές συνθήκες εδαφικής κάλυψης TR-55 Το TR-55 παρέχει ένα πλήρες γραφικό περιβάλλον για την εφαρμογή της παγκόσμιας εξίσωσης εδαφικής απώλειας. Όλοι οι παράμετροι του μοντέλου εισάγονται μέσω φορμών οι οποίες επιτρέπουν την αλληλεπίδραση με τον χρήστη. Είναι το πιο ευρέως διαδεδομένο μοντέλο στις ΗΠΑ το οποίο αξιοποιεί την μεθοδολογία των SCS καμπύλων απορροής για την πρόβλεψη του χρονικού σημείου με την μέγιστη απορροή καθώς και του συνολικού όγκου του νερού. Επιπρόσθετα, χρησιμοποιεί μια απλή πινακοποιημένη διάταξη για την δημιουργία του απορροϊκού υδρογραφήματος HSPF Το πρόγραμμα αυτό προσημειώνει για μεγάλες περιόδους τις υδρολογικές συνθήκες καθώς και τις συνθήκες ποιότητας του νερού. Το HSPF χρησιμοποιεί δεδομένα βροχοπτώσεων για να δημιουργήσει υδρογραφήματα και διαγράμματα κατανομής της ρύπανσης. Προσομοιώνει την εδαφική υγρασία, την επιφανειακή απορροή, το βάθος του χιονιού, την διαδικασία λιωσίματος του χιονιού, την εξατμισιδιαπονοή, το ph και την διασπορά αζώτου και φωσφόρου στο έδαφος MODRAT Το MODRAT είναι ένα πρόγραμμα το οποίο αναπτύχθηκε από το τμήμα δημοσίων έργων του Λος Άντζελες για την εκτίμηση της αιχμής της απορροής πολύ 21

22 μικρών λεκανών και στηρίζεται στην ορθολογική μέθοδο. Αυτό το μοντέλο υπολογίζει την μέγιστη αναμενόμενη υδατοπαροχή για συχνότητα εμφάνισης 50, 25 και 10 ετών σχεδιάζοντας τα ανάλογα υδρογραφήματα Τα υδρολογικά προγράμματα του Grass R. Watershed Μια σειρά από ιδιαίτερα αποτελεσματικές εντολές έχουν εισαχθεί στο βασικό μενού για την δημιουργία του υδρογραφικού δικτύου καθώς και για την αναγνώριση του υδροκρίτη των λεκανών απορροής. Επιπλέον, παρέχει την δυνατότητα φιλτραρίσματος των υψομετρικών δεδομένων, την εύρεση σημείων με χαμηλότερο υψόμετρο από τα γειτονικά (λακκούβες), την κωδικοποίηση των ρεμάτων, την εύρεση του μήκους των και τον καθορισμό των υπολεκανών απορροής. Answers Το προσδιοριστικό μοντέλο της διάβρωσης Answers έχει ενσωματωθεί στο περιβάλλον του Grass. Είναι γραμμένο σε γλώσσα C++ και Fortran και είναι σχεδιασμένο για τον υπολογισμό της διάβρωσης, της στερεομεταφοράς και της ποιότητας του νερού σε σύνθετες γεωργικές λεκάνες απορροής. AGNPS Το συγκεκριμένο μοντέλο έχει αναπτυχθεί από το Γεωργικό Ερευνητικό Οργανισμό των ΗΠΑ. Πραγματοποιεί πρόγνωση της επιφανειακής διάβρωσης και της μεταφοράς των στοιχείων σε γεωργικές λεκάνες απορροής για πραγματικές ή υποθετικές καταιγίδες. Συμπεριλαμβάνει τον προσδιορισμό της μέγιστης πλημμυρικής παροχής με το μοντέλο SCS και της εδαφικής απώλειας σε επίπεδο κελιού με βάση παράγοντες της RUSLE. Oι Prato κ.ά. (1989) χρησιμοποίησαν το Γεωγραφικό Πληροφοριακό Σύστημα του Grass για να υπολογίσουν τα γεωμορφολογικά χαρακτηριστικά καθώς και την επιφανειακή διάβρωση και την ποιότητα νερού στην λεκάνη απορροής Tom Beall του Αϊντάχο. Η ποιότητα του νερού εκτιμήθηκε με την χρήση του μοντέλου AGNPS, ενώ αναπτύχθηκε μοντέλο γραμμικού προγραμματισμού για να καθορισθεί η οικονομικότερη πρόταση μείωσης της διάβρωσης και της μόλυνσης των υδάτων. Οι Jakubauskas κ.ά. (1992) χρησιμοποίησαν το μοντέλο AGNPS για να προβλέψουν την κατεύθυνση της μόλυνσης σε λεκάνες απορροής κυρίως γεωργικού χαρακτήρα. Η εφαρμογή του μοντέλου απαιτεί την γνώση άνω των 20 παραμέτρων, ο υπολογισμός των οποίων πραγματοποιήθηκε με την χρήση θεματικών δεδομένων του Landsat καθώς και πολυφασματικών και πανχρωματικών δεδομένων του SPOT. 22

23 Όλα τα δεδομένα εισήχθησαν αφού έγινε ταξινόμηση και χρήση συντελεστών βαρύτητας, ενώ τα αποτελέσματα επαληθεύτηκαν με χρήση στατιστικών. Ο Lo (1994) εφάρμοσε το μοντέλο αυτό στην λεκάνη απορροής του Shihmen με την βοήθεια δεδομένων τηλεπισκόπησης και ARC/INFO και τα αποτελέσματα των μετρήσεων στο πεδίο συγκρινόμενα με αυτά που προβλέπει το μοντέλο ήταν σχετικά καλά. Το προβλεπόμενο μέσο ύψος εδάφους που απομακρύνονταν από την λεκάνη απορροής ήταν 2.5mm/έτος, το οποίο δεν ήταν πολύ διαφορετικό από αυτό που προέκυπτε από παρατηρήσεις πεδίου. Kineros2 Το μοντέλο απορροής και διάβρωσης KINEROS είναι ένα προσδιοριστικό μοντέλο το οποίο περιγράφει την διαδικασία της διήθησης, επιφανειακής απορροής και διάβρωσης για μικρές αγροτικές λεκάνες απορροής ή αστικές λεκάνες απορροής. Το μοντέλο αυτό είναι κατάλληλο για την εκτίμηση των αποτελεσμάτων που μπορεί να έχουν διάφορες τεχνικές κατασκευές, όπως η ανάπτυξη αστικών έργων σε πλημμυρικά υδρογραφήματα και στην στερεομεταφορά (Smith κ.ά. 1995). Topmodel Το Topmodel είναι ένα μοντέλο πρόγνωσης βροχόπτωσης-απορροής που βασίζεται σε τοπογραφικές παραμέτρους των λεκανών απορροής. Το μοντέλο αυτό αποτελείται από περισσότερα υπομοντέλα και πραγματοποιεί πρόγνωση των διαδικασιών διήθησης, επιφανειακής απορροής και υπόγειας ροής. Οι Franchiniav κ.ά. (1995) πραγματοποίησαν μια λεπτομερή ανάλυση του πακέτου για την καλύτερη κατανόηση και την αντιστοίχιση των υποθέσεων του μοντέλου με την φυσική πραγματικότητα και τον ρόλο τον οποίο έχουν η τοπογραφική πληροφορία και η φύση του εδάφους στο μοντέλο. Επίσης, πραγματοποίησαν έρευνα για να δουν σε ποιο βάθος οι παράμετροι του μοντέλου αντανακλούν την φυσική πραγματικότητα με εφαρμογή του σε ένα παραπόταμο του ποταμού Άρνο και σύγκριση στη συνέχεια με μετρήσεις που διεξήγαγαν οι ίδιοι. 2.3 Βιβλιογραφία για την εκτίμηση των μορφομετρικών και υδρογραφικών χαρακτηριστικών με την χρήση των Γ.Σ.Π. Οι Εμμανουλούδης και Φιλιππίδης (1997α) επιχείρησαν σύγκριση μεταξύ των γνωστών μεθόδων για τον υπολογισμό του εμβαδού και της μέσης κλίσης της λεκάνης απορροής και τον υπολογισμό τους με την χρήση των Γ.Σ.Π. Στα αποτελέσματα παρουσιάζεται η ταχύτητα της κάθε μεθόδου και τα αντίστοιχα πλεονεκτήματα και μειονεκτήματά της. Τέλος, προτείνεται μια ολοκληρωμένη 23

24 μετρητική διαδικασία μέσω ενός σχεδιαστικού πακέτου (AutoCAD) και ενός Γεωγραφικού Συστήματος Πληροφοριών (Mapinfo). Ο Μυρωνίδης (2001) στην μεταπτυχιακή του διατριβή υπολόγισε όλα τα γεωμορφολογικά χαρακτηριστικά των υπολεκανών του Πορταϊκού με την ψηφιοποίηση χωροσταθμικών (ισοδιάστασης 20μ), ενώ τα όρια των λεκανών απορροής και το υδρογραφικό δίκτυο προέκυψαν από την ψηφιοποίηση των τοπογραφικών χαρτών κλίμακας 1: Ακολούθως και με την χρήση εσωτερικών εντολών του ArcINFO (οι οποίες αναλύθηκαν διεξοδικά), προσδιορίστηκε το σύνολο των μορφομετρικών και υδρογραφικών χαρακτηριστικών για την λεκάνη απορροής του Πορταϊκού. Από την εφαρμογή του extension Hydro του module spatial analyst του Αrcview για τον υπολογισμό ορισμένων από τα προαναφερθέντα χαρακτηριστικά, διαπιστώθηκε ότι σε σχέση με τις τιμές που υπολογίζονται με την χρήση εσωτερικών εντολών του ΑrcΙNFO, το εμβαδό της λεκάνης απορροής υποεκτιμάται κατά ένα ποσοστό 2%, το μέσο υψόμετρο υποεκτιμάται κατά 1%, ενώ η μέση κλίση της λεκάνης απορροής υποεκτιμάται κατά 4%. Θα πρέπει να αναφερθεί ότι κατά την εκτίμηση του μήκους του υδροκρίτη υπάρχουν στατιστικώς σημαντικές διαφορές μιας και το μήκος του υδροκρίτη υπερεκτιμάται κατά 12%. Οι Γιαννόπουλος κ.ά. (2005) χρησιμοποίησαν το λογισμικό του WMS για τον προσδιορισμό των γεωμορφολογικών χαρακτηριστικών της λεκάνης απορροής του Πορταϊκού ποταμού. Ψηφιοποίησαν τις χωροσταθμικές (ισοδιάσταση 20μ.) από τους τοπογραφικούς χάρτες κλίμακας 1: της Γεωγραφικής Υπηρεσίας Στρατού (Γ.Υ.Σ.) και χρησιμοποιώντας τον αλγόριθμο του προγράμματος TOPAZ υπολόγισαν το υδρογραφικό δίκτυο. Για την σχεδίαση των υπολεκανών του Πορταϊκού επισημάνθηκαν τα σημεία εξόδου των ρεμάτων και το πρόγραμμα σχημάτισε τις λεκάνες απορροής. Τέλος, με την χρήση του προγράμματος, εξήχθησαν άμεσα τα παρακάτω γεωμορφολογικά χαρακτηριστικά: έκταση, μήκος υδροκρίτη, μέση κλίση λεκάνης απορροής, μήκος κύριου υδατορέματος και κλίση κύριου υδατορέματος. Για τις υπολεκάνες του Πορταϊκού εξήχθησαν η έκταση, η περίμετρος και η μέση κλίση του ρέματος. Συγκρίνοντας τα αποτελέσματα των μορφομετρικών και υδρογραφικών χαρακτηριστικών όπως αυτά υπολογίζονται με το WMS και με εντολές του ArcG.I.S. για την λεκάνη του Πορταϊκού, προκύπτει ότι το συνολικό εμβαδό της λεκάνης απορροής και των υπολεκανών παρουσιάζει μια υποεκτίμηση σε ποσοστό που φτάνει μέχρι το 18,49%. Η περίμετρος της λεκάνης απορροής του Πορταϊκού υπερεκτιμάται κατά 41,12%, ενώ η υπερεκτίμηση για τις επιμέρους υπολεκάνες κυμαίνεται από 24

25 19,99% (υπ. Τύρνας) ως 47,55% (υπ. Πύλης). Η μέση κλίση της λεκάνης απορροής του Πορταϊκού υποεκτιμάται κατά 10,18%, ενώ και για τις επιμέρους λεκάνες απορροής παρουσιάζεται σημαντική υποεκτίμηση της μέσης κλίσης των λεκανών απορροής η οποία κυμαίνεται από 11,82% (υπ. Παλαιοκαρυάς) ως 15,08% (υπ. Στουρναρεικών). Το μήκος κύριου υδατορέματος υπερεκτιμάται σε ποσοστό 16,46%, ενώ η κλίση της κεντρικής κοίτης υποεκτιμάται κατά 40,38%. Διαπιστώθηκε ότι παρουσιάζονται σημαντικές διαφορές στην εκτίμηση των μορφομετρικών και υδρογραφικών χαρακτηριστικών, ενώ δεν εξάγονται όλα τα μορφομετρικά και υδρογραφικά χαρακτηριστικά με άμεσο τρόπο. Οι Shaban κ.ά. (2005) εκτίμησαν τόσο τα μορφομετρικά και υδρογραφικά όσο και τα υδρολογικά χαρακτηριστικά των λεκανών απορροής του ποταμού El-Kabir - ο οποίος αποτελεί το σύνορο μεταξύ Λιβάνου και Συρίας - με την χρήση σειράς εσωτερικών εντολών του ArcG.I.S.. Οι Jena και Tiwari (2006) ψηφιοποίησαν με τη χρήση τοπογραφικών χαρτών χωροσταθμικές καμπύλες και υδρογραφικό δίκτυο από όπου δημιουργήθηκε το ψηφιακό μοντέλο εδάφους και εξήχθησαν οι λεκάνες και οι υπολεκάνες απορροής της περιοχής έρευνας. Ακολούθως, προσδιορίστηκαν τα μορφομετρικά και υδρογραφικά χαρακτηριστικά με την χρήση σειράς εντολών του ARC/INFO καθώς και η σχέση μεταξύ των παραμέτρων που συνθέτουν το μοναδιαίο υδρογράφημα και ορισμένων γεωμορφολογικών χαρακτηριστικών. Η επιβεβαίωση των αποτελεσμάτων πραγματοποιήθηκε τόσο με χρήση στατιστικών τεστ αλλά και με εφαρμογή των αποτελεσμάτων σε γειτονικές λεκάνες απορροής. 2.4 Βιβλιογραφία για την εκτίμηση της διάβρωσης και της στερεομεταφοράς O Bazzoffi (1985) εφάρμοσε μια παραλλαγή της μεθόδου του Gavrilovic, χρησιμοποιώντας τα G.I.S. στον υπολογισμό της μέσης ετήσιας διάβρωσης σε τέσσερις λεκάνες απορροής στην κεντρική Ιταλία με εμβαδό που κυμαίνονταν από 0,6 ως 210Km 2 και η οποία απέφερε πολύ καλύτερα αποτελέσματα σε σχέση με το αρχικό μοντέλο που υπερεκτιμούσε το μέγεθος της διάβρωσης. Το Αναπτυξιακό Γραφείο Περιβάλλοντος της Ευρωπαϊκής Ένωσης συνέταξε χάρτες επικινδυνότητας διάβρωσης για τις νοτιότερες περιοχές της Ευρωπαϊκής Ένωσης. Σε αυτό το μοντέλο χρησιμοποιήθηκαν τέσσερις κύριοι παράγοντες (ευπάθεια εδάφους, τοπογραφία, βροχόπτωση και φυτοκάλυψη) για τον υπολογισμό του κινδύνου διάβρωσης με κατάλληλη βαθμολογία για κάθε παράγοντα. Ο κίνδυνος 25

26 διάβρωσης υπολογίστηκε πολλαπλασιάζοντας την βαθμολογία των τριών πρώτων παραγόντων και στην συνέχεια έγινε διαχωρισμός ανάλογα με τον προστατευτικό ρόλο της βλάστησης σε τρεις κατηγορίες: χαμηλή, μέση ή υψηλή (EEA 1992). Ο Beyer Portner (1998) εφάρμοσε την μέθοδο του Gavrilovic χρησιμοποιώντας τα G.I.S. σε πέντε λεκάνες απορροής των Ελβετικών Άλπεων με εμβαδό από 36 ως 210Km 2 υπολογίζοντας την διάβρωση για τις συγκεκριμένες λεκάνες απορροής. Στην συνέχεια πραγματοποίησε έλεγχο των αποτελεσμάτων με μετρήσεις πεδίου και βρήκε ότι υπήρχε μια συσχέτιση σε ποσοστό 0.86 μεταξύ των αποτελεσμάτων της μεθόδου του Gavrilovic και των μετρήσεων του πεδίου. Oι Martin-Videα κ.ά. (1999) εκτίμησαν το μέγεθος της υδατοπαροχής και της στερεομεταφοράς σε ένα τυπικό χείμαρρο της Μεσογείου. Για τον υπολογισμό του μεγέθους της βροχόπτωσης εγκατέστησαν τέσσερα βροχόμετρα, ενώ η υδατοπαροχή εκτιμήθηκε σε δυο τομές του ποταμού όπου στην μια εγκαταστάθηκε ειδική κατασκευή, ενώ στην άλλη εγκαταστάθηκε αισθητήρας υπερηχητικών κυμάτων που σκόπευε στον ποταμό. Επίσης, για τον υπολογισμό του στερεοφορτίου εγκαταστάθηκε ειδική παγίδα που αποτελούνταν από στόμιο πλάτους 3,5m μέσω του οποίου τα στερεομεταφερόμενα υλικά κατέληγαν σε μια δεξαμενή 120m 3 όπου στη συνέχεια υπολογιζόταν το μέγεθός τους. Τα παραπάνω όργανα πραγματοποιούσαν μετρήσεις για έξι χρόνια κατά την διάρκεια των οποίων πραγματοποιήθηκαν δώδεκα πλημμυρικά γεγονότα. Πραγματοποιήθηκε προσομοίωση με την χρήση του μοντέλου HEC-1 (το πιο διαδεδομένο στην Ισπανία) με πολύ καλά αποτελέσματα. Επιπρόσθετα, χρησιμοποιήθηκε η εξίσωση των Meyer-Peter και Müller για τον υπολογισμό του στερεοφορτίου και βρέθηκε ότι με την χρήση της υποεκτιμάται το μέγεθος του στερεοφορτίου σχεδόν κατά 20 φορές. Τέλος, για τους χείμαρρους της Μεσογείου, διαπιστώθηκε ότι το μέγεθος της υδατοπαροχής και το στεφεοφορτίο το οποίο μπορούν να παράγουν εξαρτώνται ουσιαστικά από το σημείο της λεκάνης στο οποίο διαδραματίστηκε η πλημμύρα. Οι Evans κ.ά. (2003) εκτίμησαν το μέγεθος της στερεομεταφοράς, το οποίο προέρχεται από την πρανική διάβρωση εξαιτίας του υδατορέματος, με την χρήση αλγορίθμου που προήλθε από την διερεύνηση της σχέσης μεταξύ στερεομεταφοράς και χαρακτηριστικών των λεκανών απορροής. Συγκεκριμένα έγινε συσχέτιση των μετρήσεων μεταξύ της στερεομεταφοράς και υδατοπαροχής για τις 28 λεκάνες της περιοχής έρευνας και των χαρακτηριστικών των λεκανών απορροής όπως κλίση και διαβρωσιμότητα του εδάφους. Τα χαρακτηριστικά υπολογίστηκαν με την χρήση των 26

27 G.I.S., ενώ η επαλήθευση πραγματοποιήθηκε με σύγκριση των αποτελεσμάτων με μετρήσεις πεδίου. Oι Globevnik κ.ά. (2003) εφάρμοσαν το μοντέλο του Gavrilovic σε δυο λεκάνες απορροής στην Σλοβενία και την Κροατία χρησιμοποιώντας τα G.I.S.. Το μοντέλο της διάβρωσης για την λεκάνη απορροής της Σλοβενίας είχε ήδη εφαρμοστεί κατά το έτος 1971 και η σύγκριση με τα αποτελέσματα που προέβλεπε η εφαρμογή του μοντέλου για το έτος 1995 έδειξε ότι μόνο το 40% της συνολικής ποσότητας είχε αρχικά προβλεφθεί από το μοντέλο. Η διαφορά αυτή οφείλεται στην εκτέλεση έργων ελέγχου της διάβρωσης, στην μείωση της συνολικά καλλιεργούμενης έκτασης και στην αύξηση της δασικής έκτασης από 25% σε 65%. Σε ότι αφορά την λεκάνη απορροής της Κροατίας υπήρξε συμφωνία μεταξύ της πρόβλεψης του μοντέλου και του στερεοφορτίου που συγκεντρώθηκε στον ταμιευτήρα για μια περίοδο έντεκα ετών. Οι Εμμανουλούδης κ.ά. (2003) εφάρμοσαν την μέθοδο του Gavrilovic με την χρήση των Γ.Σ.Π. και των δυνατοτήτων τους για χωρική ανάλυση ώστε να προσδιορίσουν την μέση ετήσια διάβρωση της λεκάνης απορροής του Αλιάκμονα. Η προβλεπόμενη μέση ετήσια διάβρωση ήταν σχετικά υψηλότερη σε σχέση με τα αποτελέσματα άλλων ερευνών που εφαρμόστηκαν σε υπολεκάνες της λεκάνης απορροής του Αλιάκμονα. O Martinez-Casasnovas (2003) παρουσίασε μια μέθοδο υπολογισμού της χαραδρωτικής διάβρωσης και της παραγωγής στερεοφορτίου με την χρήση των Γ.Σ.Π. Σε μια μικρή λεκάνη απορροής της Καταλονίας καλλιεργούμενη στο μεγαλύτερο ποσοστό της με αμπέλια, αναγνωρίστηκε η χαραδρωτική διάβρωση μέσω αεροφωτογραφιών για το έτος 1953 και ορθοφωτοχαρτών για το έτος Ο υπολογισμός του στερεοφορτίου πραγματοποιήθηκε με αφαίρεση των ψηφιακών μοντέλων εδάφους των ετών 1993 και Τα αποτελέσματα της παραπάνω μεθόδου συνάδουν με αυτά άλλων μεθόδων. Oι Lufafa κ.ά. (2003) εφάρμοσαν την μέθοδο USLE για τον υπολογισμό της διάβρωσης σε μια μικρή λεκάνη απορροής της λίμνης Βικτώρια. Για την επίτευξη του σκοπού αυτού χρησιμοποίησαν τις δυνατότητες χωρικής ανάλυσης των Γ.Σ.Π. εφαρμόζοντας διάφορες μεθόδους υπολογισμού των παραμέτρων της USLE. Οι Sreenivas και Venkataratnam (2005) υπολόγισαν, με την χρήση των Γ.Σ.Π. και της τηλεπισκόπισης, την υδατοπαροχή και την διάβρωση σε τρεις λεκάνες απορροής της Ινδίας. Η υδατοπαροχή προσδιορίστηκε χρησιμοποιώντας την μέθοδο καμπύλων CN, ενώ το μέγεθος της διάβρωσης εκτιμήθηκε με την χρήση κυρίως της 27

28 μεθόδου RUSLE. Οι παράγοντες της μεθόδου αυτής προσδιορίστηκαν με την χρήση δορυφορικών δεδομένων, χαρτογραφικού υλικού και μακροεντολών - σε γλώσσα AML - στο περιβάλλον του ArcINFO. Τέλος, ο στατιστικός έλεγχος, σχετικά με το ποιος από τους παράγοντες που συμμετέχουν στην εξίσωση RUSLE παίζει σημαντικότερο ρόλο στην διαμόρφωση της εξίσωσης, έδειξε το μέγεθος της υδαταπορροής και σε μικρότερο βαθμό την κλίση. Oι Petras κ.ά. (2005) εφάρμοσαν την μέθοδο του Gavrilovic για τον προσδιορισμό του μεγέθους της στερεομεταφοράς και της διάβρωσης στον ταμιευτήρα του Botonega της Κροατίας. Για μια χρονική περίοδο έντεκα ετών παρακολούθησαν στο πεδίο το μέγεθος της διάβρωσης και διαπίστωσαν ότι το μοντέλο του Gavrilovic υπερεκτιμά κατά έντεκα φορές το μέγεθος της υποβάθμισης. Παρόλα αυτά όμως όταν εφάρμοσαν την μέθοδο του Gavrilovic με την χρήση των Γεωγραφικών Συστημάτων Πληροφοριών, διαπίστωσαν ότι σε σχέση με τις εντεκαετείς παρατηρήσεις για το μέγεθος της διάβρωσης του πεδίου, η μέθοδος του Gavrilovic υπερεκτιμούσε το μέγεθος της υποβάθμισης κατά 37%. Οι Gavrilovic κ.ά. (2006) παρουσίασαν μια μεθοδολογία για την εύρεση της πιθανότητας διάβρωσης στηριζόμενη στον συντελεστή διάβρωσης του μοντέλου του Gavrilovic. Με βάση την τιμή του συντελεστή διάβρωσης Z κατηγοριοποιείται η διάβρωση στις λεκάνες απορροής και αναγνωρίζονται οι ζώνες με υψηλό κίνδυνο διάβρωσης. Η συγκεκριμένη μεθοδολογία εφαρμόστηκε σε Δήμους της Σερβίας, έγινε αναγνώριση ζωνών με υψηλό κίνδυνο διάβρωσης και προτάθηκαν τα κατάλληλα διαχειριστικά μέτρα. 2.5 Ορθολογική διαχείριση με την χρήση των G.I.S. Οι Βογιατζής και Αρβανίτης (1997) ανέπτυξαν με την χρήση της γλώσσας προγραμματισμού AML του Arc/INFO , ένα μοντέλο διαχείρισης του δάσους το οποίο ενσωματώθηκε στο Γεωγραφικό Σύστημα Πληροφοριών και παρείχε την δυνατότητα να σχεδιάζονται και να εφαρμόζονται διαφορετικά εναλλακτικά επιχειρησιακά σενάρια διαχείρισης με σκοπό την αειφορική διαχείρισή του. Η προτεινόμενη μεθοδολογία καταλήγει στην αυτοματοποίηση της εκπόνησης και αξιολόγησης διαχειριστικών σχεδίων με τη δημιουργία ενός χωρικού συστήματος λήψης αποφάσεων που ενσωματώνει το μοντέλο διαχείρισης καθώς και τη διαχείριση βάσης δεδομένων και τις χαρτογραφικές δυνατότητες του γεωγραφικού συστήματος πληροφοριών. 28

29 Ένα μοντέλο για την πλημμυρική πρόβλεψη σε πραγματικό χρόνο στον ποταμό Μισσισίπη αναπτύχθηκε από τον US Army Corps of Engineers (1998). Το μοντέλο κατέγραφε μετρήσεις πεδίου από στοιχεία παροχών και διατομών σε βάσεις δεδομένων που ενημερώνονταν σε πραγματικό χρόνο, συνέθετε υδρογραφήματα, εκτελούσε διάφορα σενάρια προσομοίωσης για διάφορα μεγέθη υδατοπαροχών μέσα σε ένα γεωγραφικό πληροφοριακό σύστημα και τα παρουσίαζε σε μορφή χαρτών πλημμυρικής επικινδυνότητας. O Nyakro (2002) καθόρισε ζώνες πλημμυρικής επικινδυνότητας με την χρήση των Γεωγραφικών Συστημάτων Πληροφοριών. Για τον σκοπό αυτό προσδιορίστηκε η υδατοπαροχή των λεκανών απορροής της περιοχής έρευνας εφαρμόζοντας την ορθολογική μέθοδο, ενώ ο καθορισμός των ζωνών πλημμυρικής επικινδυνότητας έγινε με τη δημιουργία ενός απλού μοντέλου χρησιμοποιώντας αριθμητικούς τελεστές μεταξύ της υδατοπαροχής και της διαβάθμισης των υψομέτρων των λεκανών απορροής της περιοχής έρευνας. Οι Pistocchi και Mazzoli (2002) χρησιμοποίησαν τα μοντέλα HEC-RAS και HMS σε ένα σύστημα λήψης αποφάσεων για τον ποταμό Romania με σκοπό να προβλέψουν πλημμυρικά γεγονότα. Με βάση τα δεδομένα των μοντέλων, εκτίμησαν την σχέση βροχόπτωσης-απορροής, την διαδικασία της διήθησης και δημιουργίας του συνθετικού υδρογραφήματος, ενώ προσδιόρισαν τις ποσότητες του νερού σε μηναία βάση για ένα μεγάλο χρονικό διάστημα. Ακολούθως, σχεδίασαν ένα θεωρητικό μοντέλο το οποίο υποβοηθούσε τους διαχειριστές στην έγκαιρη πρόγνωση του πλημμυρικού κινδύνου καθώς και των περιοχών που κινδυνεύουν. Οι Εμμανουλούδης κ.ά. (2002) εκτίμησαν με την χρήση των G.I.S. την εποχιακή κατανομή του υδατικού ισοζυγίου της λεκάνης απορροής της Απολλωνίας δημιουργώντας ένα μοντέλο το οποίο παίρνει υπόψη του τις κλιματικές παραμέτρους που αφορούν την λεκάνη απορροής καθώς και τις κλίσεις του εδάφους και το γεωλογικό υπόθεμα. Στην συνέχεια παρουσίασαν ένα σύστημα απόληψης της απαιτούμενης ποσότητας νερού από τον γειτονικό χείμαρρο με την βοήθεια εξειδικευμένων τεχνικών έργων διαχείρισης επιφανειακών υδάτων (φράγματα υδροληψίας, διώρυγες προσαγωγής, δεξαμενές υδρομάστευσης, σωλήνες άρδευσης). Οι Bournaski κ.ά. (2004) για το διασυνοριακό ποταμό Νέστο εφάρμοσαν το υδρολογικό μοντέλο HEC-HMS το οποίο προσομοιώνει την διαδικασία βροχόπτωσηςαπορροής. Η εφαρμογή του μοντέλου πραγματοποιήθηκε με την χρήση τιμών ημερήσιας βροχόπτωσης και παροχών του ποταμού, ενώ πραγματοποιήθηκε επαλήθευση των προβλέψεων του μοντέλου με μετρήσεις παροχών τόσο στην 29

30 Ελληνική όσο και στην Βουλγαρική πλευρά. Το εργαλείο αυτό μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την συνεχή προσομοίωση καθώς και για έκτακτα πλημμυρικά γεγονότα και να μας κατευθύνει στην διαδικασία λήψης απόφασης. Οι Mann και Parsons (2004) χρησιμοποίησαν το λογισμικό WMS για να αξιολογήσουν στην λεκάνη απορροής Clear Fork του Τενεσσί, την επίδραση που μπορεί να έχουν στην δημιουργία πλημμυρικών γεγονότων οι εργασίες εξόρυξης χρυσού λόγω αλλαγής των χρήσεων γης. Χρησιμοποίησαν το μοντέλο HEC-HMS για τον υπολογισμό της μέγιστης πλημμυρικής παροχής σε διάφορα ύψη βροχόπτωσης. Τα αποτελέσματα του ΗEC-HMS εισήχθησαν στο ΗEC-RAS και δημιουργήθηκαν χάρτες με τις ζώνες που θα πλημμυρίσουν γύρω από το ποτάμι σε περίπτωση εμφάνισης της μέγιστης πλημμυρικής παροχής. Oι Conversini κ.ά. (2005) χρησιμοποίησαν τα Γ.Π.Σ. για να εκτιμήσουν τον κίνδυνο από πιθανή δημιουργία χειμαρρόλαβας στην λεκάνη απορροής του Lagarelle Greek, η οποία είχε πολλές φορές παρουσιάσει κατά το παρελθόν ανάλογα φαινόμενα απειλώντας τον οικισμό που βρίσκεται στην έξοδο της λεκάνης απορροής. Αναγνώρισαν τις περιοχές που ενεργοποιούν τον μηχανισμό δημιουργίας χειμαρρολάβας και εκτίμησαν τον όγκο των ποσοτήτων οι οποίες μπορούν να μετακινηθούν εφαρμόζοντας μια μέθοδο που στηρίζεται στα γεωμορφολογικά χαρακτηριστικά των λεκανών και μια μέθοδο με βάση εμπειρικές εξισώσεις. Τέλος, τα αποτελέσματα επαληθεύτηκαν με βάση καταθέσεις αυτόπτων μαρτύρων. Οι Fassio κ.ά. (2005) ανέπτυξαν ένα G.I.S. εργαλείο λήψης αποφάσεων μέσα στο περιβάλλον του ArcG.I.S., που χρησιμοποιούσε στοιχεία που παρείχαν οι στατιστικές υπηρεσίες των χωρών μελών της Ευρωπαϊκής Ένωσης σχετικά με την εφαρμογή των κοινοτικών οδηγιών για την μόλυνση των υδάτων από τα αζωτούχα λιπάσματα και της οδηγίας πλαίσιο για τα νερά καθώς και μέτρων που εφάρμοσαν τα κράτη μέλη (κώδικες ορθής γεωργικής πρακτικής, μέγιστο ποσό λιπασμάτων ανά εκτάριο κλπ). Το εργαλείο λήψης αποφάσεων εξέταζε τα δεδομένα καθώς και τα πιθανά σενάρια παρουσιάζοντας σε μορφή χάρτη, τις λεκάνες απορροής που εμφανίζουν υψηλό κίνδυνο απορροής, τις περιοχές που εμφανίζουν μέσο ως υψηλό κίνδυνο μόλυνσης των υπόγειων υδάτων για όλες της χώρες μέλη της Ε.Ε. καθώς και το είδος των μέτρων τα οποία προτείνονται κατά περίπτωση. Οι Καλφούντζος κ.ά. (2005) πρότειναν την κατασκευή ενός υδατοφράγματος για την βέλτιστη αξιοποίηση των υδάτινων πόρων έτσι ώστε να καλυφθούν οι ανάγκες των γεωργών των Δήμων Δομοκού και Ναρθακίου Φαρσάλων. Για τον υπολογισμό των μέσων αναγκών των αρδευόμενων καλλιεργειών σε νερό, 30

31 εκτιμήθηκε η εξατμισοδιαπνοή της καλλιέργειας με την μέθοδο Blaney-Criddle και φυτικών συντελεστών, ενώ η μέση μηναία ωφέλιμη βροχόπτωση υπολογίστηκε με την βοήθεια της Soil Conservation Service με την χρήση των Γεωγραφικών Συστημάτων Πληροφοριών. Με βάση τα παραπάνω στοιχεία, προτάθηκε η κατασκευή ενός φράγματος συγκεκριμένων διαστάσεων το οποίο θα καλύπτει τις ανάγκες των καλλιεργειών, ενώ οι αρδευόμενες καλλιέργειες θα αυξάνονταν σε ποσοστό 50%. Οι Λατινόπουλος κ.ά. (2005) στα πλαίσια της καταγραφής και διερεύνησης των πληροφοριών που σχετίζονται με τους υδάτινους πόρους, ανέπτυξαν μια γενική εφαρμογή Γεωγραφικών Συστημάτων Πληροφοριών με την χρήση του MapInfo για την λεκάνη απορροής του Άνω Ανθεμούντα. Η εφαρμογή παρέχει την δυνατότητα καταγραφής χαρτογραφικών πληροφοριών και διασυνδέσεις τους μέσω κοινών κωδικών με κατάλληλα διαμορφωμένες βάσεις δεδομένων στις οποίες συγκεντρώνονται πληροφορίες για κάθε γεώτρηση, γεωλογική τομή και φωτογραφίες. Εν συνεχεία και αξιοποιώντας τις δυνατότητες των G.I.S. για αναζήτηση, ανάλυση και επεξεργασία διασυνδεδεμένων πληροφοριών, προέκυψαν χρήσιμα διαχειριστικά συμπεράσματα για την δυνατότητα πραγματοποίησης νέων γεωτρήσεων και αναδιάρθρωσης των καλλιεργειών με στόχο την ελαχιστοποίηση της χρήσης του νερού. Οι Wang κ.ά. (2005) χρησιμοποιώντας αντικειμενοστραφή προγραμματισμό (C++) δημιούργησαν μια παραλλαγή του υδρολογικού μοντέλου TOPMODEL. Εισήγαγαν 16 διαφορετικούς αλγορίθμους ώστε να εξηγήσουν καλύτερα την διαδικασία διαποτισμού του εδάφους, την υδραυλική αγωγιμότητα του εδάφους και την τοπογραφία για διάφορες συνθήκες των λεκανών απορροής. Επίσης, δημιούργησαν το αναγκαίο γραφικό περιβάλλον για την εισαγωγή των στοιχείων, την μεταβολή των παραμέτρων, την εξαγωγή υδρογραφημάτων, τον υπολογισμό του όγκου του νερού και την χρονική αιχμή του υδρογραφήματος καθώς και την δημιουργία χαρτών βάθους ροής. Το παραπάνω μοντέλο εφαρμόστηκε στην λεκάνη απορροής του Ward Pound της Νέας Υόρκης και τα αποτελέσματα του μοντέλου έδειξαν πολύ μεγάλο ποσοστό συσχέτισης σε σύγκριση με μετρήσεις πεδίου. 31

32 3. ΜΕΘΟΔΟΣ ΕΡΕΥΝΑΣ 3.1 Γενικά Το ΑrcG.I.S. 9 (Burke 2004) είναι μια ολοκληρωμένη οικογένεια από Γεωγραφικά Συστήματα Πληροφοριών (G.I.S.) η οποία είναι βασισμένη σε μια κοινή βιβλιοθήκη από διαμοιραζόμενα G.I.S. αντικείμενα τα οποία λέγονται ArcObjects. Αποτελείται από τέσσερα μέρη: Desktop G.I.S.: μια ολοκληρωμένη εφαρμογή για εξελιγμένες εφαρμογές G.I.S. Εmbedded G.I.S.: ενσωματωμένο G.I.S. με βιβλιοθήκες για το χτίσιμο εφαρμογών χρησιμοποιώντας C++, COM, NET και Java. Server G.I.S.: κοινόχρηστες βιβλιοθήκες από G.I.S. λογισμικό οι οποίες χρησιμοποιούνται για την ανάπτυξη εφαρμογών σε επιχειρήσεις. Mobile G.I.S.: Γ.Σ.Π. internet υπηρεσίες για την δημοσίευση χαρτών, δεδομένων μέσα από πρωτόκολλα internet. Το ArcG.I.S. Desktop περιλαμβάνει μια σειρά από παραθυρικές εφαρμογές όπως το ArcMap, ArcCatalog, ArcToolbox και είναι διαθέσιμο σε τρία επίπεδα λειτουργίας (ArcView, ArcEditor και Arcinfo). ArcView: Παρέχει ικανοποιητικά εργαλεία χαρτογράφησης και ανάλυσης σε συνδυασμό με απλές εργασίες διόρθωσης και γεωεπεξεργασίας. ArcEditor: Περιλαμβάνει εξελιγμένες δυνατότητες επεξεργασίας για shapefiles και geodatabases σε συνδυασμό με τον πλήρη λειτουργικότητα του ArcView. Arcinfo: Περιλαμβάνει ότι και το Arceditor σε συνδυασμό με εξελιγμένη γεωεπεξεργασία. Επειδή τα ΑrcView, ArcEditor, ArcInfo μοιράζονται μια κοινή αρχιτεκτονική, οι χρήστες μπορούν να δουλεύουν σε οποιαδήποτε από τις παραπάνω G.I.S. εφαρμογές. Νέες δυνατότητες είναι δυνατόν να προστεθούν μέσω επεκτάσεων που προέρχονται από την ESRI, είτε από άλλους οργανισμούς, είτε από ανεξάρτητους χρήστες που μπορούν να δημιουργήσουν τις δικές τους επεκτάσεις δουλεύοντας ArcObjects, τις βιβλιοθήκες λογισμικού του ArcG.I.S.. Το ArcG.I.S. Desktop μπορεί να τροποποιηθεί και να επεκταθεί χρησιμοποιώντας το βοήθημα ΑrcG.I.S. Desktop Developer Kit. 3.2 Ανάπτυξη και προσαρμογή εφαρμογών Παρόλο που τα ArcMap και ArcCatalog έχουν μια πληθώρα από γραμμές εργαλείων, μενού και εντολών δεν θα έχουν ποτέ οτιδήποτε ο χρήστης χρειάζεται. Ο 32

33 πιο κοινός τρόπος για την ανάπτυξη και την προσαρμογή εφαρμογών είναι μέσω της Visual Basic for Application, η οποία είναι ενσωματωμένη μέσα στο ArcG.I.S. Desktop. Η εφαρμογή που θα περιγράψουμε και θα αναλύσουμε διεξοδικά στις επόμενες ενότητες έχει αναπτυχθεί χρησιμοποιώντας ArcObjects. Όταν χρησιμοποιούμε κάποια από τα κουμπιά εντολών ή τα εργαλεία που αναπτύχθηκαν μέσα στο περιβάλλον του ArcMap, τον περισσότερο χρόνο βλέπουμε ή δουλεύουμε με ΑrcObjects. Kάθε εργαλείο ή κουμπί εντολών που αναπτύξαμε, για την διαχείριση των δεδομένων, ώστε να τα επεξεργαστούμε ή να πραγματοποιήσουμε κάποιου είδους G.I.S ανάλυση, απλώς τρέχει κάποιου είδους κώδικα που περιλαμβάνει ArcObjects στο παρασκήνιο. Το περιβάλλον του ArcG.I.S. είναι έτσι διαμορφωμένο ώστε να επιτρέπει στον τελικό χρήστη να γράψει τον δικό του κώδικα χρησιμοποιώντας ArcObjects για να διαμορφώσει το ArcG.I.S. όπως αυτός θέλει (Chang 2004). Η ανάπτυξη εφαρμογών G.I.S. απαιτεί τη συγγραφή κάποιου κώδικα ο οποίος θα μπορεί να διαχειρίζεται τα γεωγραφικά δεδομένα. Οι προγραμματιστές το τελευταίο διάστημα ασχολούνται μαζικότερα με την ανάπτυξη εφαρμογών μέσα στα G.I.S. χάρις σε δυο κυρίως πλεονεκτήματα: Στις γλώσσες προγραμματισμού οι οποίες είναι προσανατολισμένες σε αντικείμενα όπως η Visual Βasic for Application (Αντικειμενοστραφής προγραμματισμός) Της χρήσης των υπορουτινών (components) για την διανομή των αντικειμένων που μπορεί να χρησιμοποιηθεί με τις αντικειμενοστραφείς γλώσσες προγραμματισμού. Για την ανάπτυξη και εκτέλεση του μενού ΑΝΑΛΥΣΕΙΣ της εφαρμογής είναι απαραίτητο να εγκατασταθεί προηγουμένως το αρχείο OWC10.bat το οποίο έχει ως αποτέλεσμα την εγκατάσταση του OWC10.DLL δηλαδή δυο βιβλιοθηκών αντικειμένων της Microsoft (Microsoft Excel 11.0 Object Library και Microsoft Word 11.0 Object Library) οι οποίες λειτουργούν ως υποσύνολο των Excel και Word αντίστοιχα παρέχοντας επιπλέον αντικείμενα με μέρος από τις δυνατότητες των Excel και Word στο περιβάλλον του ArcG.I.S. (Εικ. 1). Εφόσον έχουν εγκατασταθεί οι συγκεκριμένες βιβλιοθήκες αντικειμένων τότε κατά την δημιουργία μιας φόρμας μπορώ να επιλέξω την εμφάνιση επιπρόσθετων αντικειμένων ελέγχου (Additional Controls) και από τα επιπλέον που εμφανίζονται το Microsoft Spreadsheet 11 που περιλαμβάνει σημαντικό μέρος των δυνατοτήτων του Excel μέσα στο περιβάλλον του ArcG.I.S. (Εικ. 2). Με αυτόν τον τρόπο παρέχεται η δυνατότητα εισαγωγής λογιστικού φύλλου του Microsoft Excel. Αν δεν 33

34 εγκατασταθούν οι συγκεκριμένες βιβλιοθήκες είναι αδύνατη η εκτέλεση των υπολογισμών του μενού ΑΝΑΛΥΣΕΙΣ της εφαρμογής. Εικόνα 1: Οι βιβλιοθήκες Microsoft Word και Excel 11.0 που φορτώνουν από την εκτέλεση του OWC10.DLL καθώς και τα πρόσθετα αντικείμενα ελέγχου. Εικόνα 2: Η εγκατάσταση του επιπλέον στοιχείου ελέγχου Microsoft Office Spreadsheet 11.0 η οποία παρέχει μέρος των δυνατοτήτων του Excel στο περιβάλλον του ArcG.I.S.. Η Visual Basic (VB) είναι μια γλώσσα που επιτρέπει στον χρήστη να αναπτύσσει και να διαχειρίζεται αντικείμενα (objects). Τα ArcObjects περιέχουν αντικείμενα (objects) ενδιαφέροντος για τους προγραμματιστές που αναπτύσσουν εφαρμογές G.I.S. Μαζί τα δυο αυτά εργαλεία (Visual Basic, ArcObjects) κάνουν δυνατή την υλοποίηση εφαρμογών G.I.S. που βασίζονται στον αντικειμενοστραφή προγραμματισμό. 3.3 Η Vιsual Basic for Applications (VBA). Το περιβάλλον εργασίας του ArcG.I.S. περιλαμβάνει την Vιsual Basic for Applications (VBA). Η VBA είναι ενσωματωμένη μέσα στο ArcG.I.S. και παρέχει το περιβάλλον για την αλληλεπίδραση με τον χρήστη και τον χειρισμό του προγράμματος καθώς και τον Visual Basic Editor, ο οποίος παρέχει το περιβάλλον για 34

35 την δημιουργία φορμών και το γράψιμο κώδικα. Η αλληλεπίδραση μεταξύ της εφαρμογής και της Visual Basic επιτρέπει στον χρήστη να δημιουργήσει δικές του ρυθμίσεις, φόρμες, προγράμματα μέσα στην εφαρμογή. H VBA δεν είναι ένα ανεξάρτητο πρόγραμμα αλλά είναι μια ενσωματωμένη εφαρμογή η οποία παρέχει ένα ολοκληρωμένο προγραμματιστικό περιβάλλον (Visual Basic Editor) το οποίο μας επιτρέπει να γράψουμε μακροεντολές Visual Basic. Μετά να απομακρύνομαι τα λάθη (debug) και να τις δοκιμάσουμε αμέσως στο Arc/Map ή στο Arc/Catalog. Οι βιβλιοθήκες των ArcΟbjects είναι πάντα διαθέσιμες μέσα στο περιβάλλον τις Visual Basic. Μέσα στο περιβάλλον τις VBA μπορούμε εύκολα να δημιουργήσουμε κουμπιά, εργαλεία, να προσδέσουμε κώδικα σε αυτά, να τα τρέξουμε και τέλος να τοποθετήσουμε το νέο αντικείμενο σε μια εργαλειοθήκη. Τα τρία (3) κύρια βήματα στην ανάπτυξη των εφαρμογών Visual Basic είναι: Σχεδιασμός της αλληλεπίδρασης με τον χρήστη (Δημιουργία φορμών, αντικειμένων, κουμπιών, εντολών κλπ) Ανάθεση ιδιοτήτων στα στοιχεία ελέγχου (Τι μέγεθος, χρώμα θα έχουν τα κουμπιά, πλαίσια ελέγχου κλπ. μέσα στη φόρμα) Επισύναψη κώδικα στα στοιχεία ελέγχου (Επισύναψη του κώδικα). H VB προσφέρει ένα Ολοκληρωμένο Περιβάλλον Ανάπτυξης, το οποίο επιτρέπει να δοκιμάζονται οι εφαρμογές χωρίς να χρειάζεται να κάνουμε μετάφραση του πηγαίου κώδικα του προγράμματος σε κώδικα μηχανής ώστε να είναι κατανοητή και εκτελέσιμη από τον επεξεργαστή (compile), ή να φεύγουμε από το περιβάλλον της. Το Ολοκληρωμένο Περιβάλλον Ανάπτυξης συνίσταται από: την μπάρα των μενού, context menus, εργαλειοθήκες, the project explorer window, the properties window, the object browser, the form designer, the Code Error window, the Form Layout Window, and the watch and debug window. Όταν τρέχει το πρόγραμμα, ο χρήστης αλληλεπιδρά μέσω των φορμών όπου μπορεί να τοποθετήσει διάφορα εργαλεία. Υπάρχουν πολλά εργαλεία όπως κουμπιά εντολών, πλαίσια ελέγχου και άλλα, καθώς και χειριστήρια με την μορφή κουμπιού στις φόρμες, η ενεργοποίηση των οποίων έχουν ως αποτέλεσμα την εκτέλεση κάποιας ενέργειας. Οι φόρμες και τα εργαλεία ελέγχου έχουν ιδιότητες και μεθόδους που ανταποκρίνονται σε γεγονότα. Τα εργαλεία που τοποθετούμε στην φόρμα (Objects) έχουν ιδιότητες (properties) και διαδικασίες (methods). «Ιδιότητες» (properties) αναφέρεται στα χαρακτηριστικά ενός αντικειμένου και «Μέθοδοι» αναφέρεται στις διαδικασίες των 35

36 αντικειμένων τις οποία πρέπει τα αντικείμενα να κάνουν π.χ. ένα layer στο ArcG.I.S. μπορεί να είναι «off» ή «on». «Αντικείμενο» (Object) αναφέρεται σε μια ξεχωριστή οντότητα η οποία περιλαμβάνει δεδομένα και ρουτίνες, έχει συγκεκριμένες ιδιότητες και επιτελεί μια συγκεκριμένη λειτουργία «Τάξη» (Class) στον αντικειμενοστραφή προγραμματισμό ο όρος αυτός αναφέρεται σε μια ομάδα αντικειμένων με κοινές ιδιότητες, λειτουργίες και συμπεριφορά. Σε ορισμένες ιδιότητες των «αντικειμένων» έχουμε «read»(get) και «write»(set) πρόσβαση. Σε κάποιες άλλες ίσως να έχουμε πρόσβαση μόνο για «read»(get) είτε μόνο για «write» (Set). Πρέπει να ξέρουμε ποιες «ιδιότητες» και ποιες «μέθοδοι» πάνε με ποια ορισμένα αντικείμενα. 3.4 Τι είναι τα ArcObjects Τα ArcObjects είναι ένα set από ανεξαρτήτου πλατφόρμας λογισμικού τα οποία είναι γραμμένα σε C++ και παρέχουν υπηρεσίες που υποστηρίζουν τις G.I.S. εφαρμογές (ESRI 1999). Όλα τα ArcObjects δεν έχουν δημιουργηθεί με τον ίδιο τρόπο. Οι απαιτήσεις για ένα συγκεκριμένο ArcΟbject, μεταβάλλονται ανάλογα με τον τελικό χρήστη του αντικειμένου. Η τελική χρήση πέφτει σε μια από τις τρεις κατηγορίες της οικογένειας του ArcG.I.S. (Engine, Server, Desktop). ArcG.I.S. Desktop: Η χρήση των αντικειμένων γίνεται μέσα στις ArcG.I.S. Desktop applications. Πολλά από τα ArcObjects χρησιμοποιούνται και στις τρεις οικογένειες ενώ το ότι είναι κοινά πολλά ΑrcΟbject μεταξύ των τριών κατηγοριών βοηθάει τον χρήστη χωρίς πολύ προσπάθεια να αναπτύσσει εφαρμογές και στα υπόλοιπα ArcG.I.S. προϊόντα με μικρές αλλαγές στο λογισμικό. Η αρχιτεκτονική του ArcG.I.S. 9 είναι έτσι διαμορφωμένη ώστε να είναι χωρισμένο σε ένα μεγάλο αριθμό από βιβλιοθήκες αντικειμένων (libraries). Είναι δυνατό μια βιβλιοθήκη να περιέχει ένα οποιαδήποτε αριθμό από DLLs και EXEs. Ενώ οι απαιτήσεις που πρέπει να έχουν τα περιεχόμενα για να γίνουν μέρος της βιβλιοθήκης είναι πολύ καλά ορισμένες. Επίσης δεν είναι δυνατό η βιβλιοθήκη να χωριστεί σε μικρότερα κομμάτια για διανομή. 3.5 Τύποι της παραμετροποίησης μέσα στο ArcG.I.S. Οι τύποι της παραμετροποίησης οι οποίοι είναι δυνατοί μέσα στο ArcG.I.S. παρατίθενται παρακάτω: 36

37 Παραμετροποίηση του γραφικού περιβάλλοντος της εφαρμογής: δηλαδή η προσθήκη, αφαίρεση γραμμών εργαλείων, δημιουργία νέας γραμμής εργαλείων και μετακίνηση διαφόρων κουμπιών τα οποία δεν είναι συνήθως ορατά. Μακροεντολές VBA: είναι ο πιο απλός τρόπος παραμετροποίησης του προγράμματος μέσω κώδικα είναι μέσω εντολών VBA. VBA UI controls: Μπορούμε να δημιουργήσουμε τις δικές μας εντολές, εργαλεία, μενού και να τα τοποθετήσουμε στην επιφάνεια του ArcG.I.S. μέσω του Customize dialog box. Framework υπορουτίνες λογισμικού: Αν και η VBA μπορεί να καλύψει τις πιο πολλές από τις ανάγκες μας, σε κάποιες περιπτώσεις ίσως χρειάζεται να γράψουμε ArcObject κώδικα χρησιμοποιώντας διαφορετικά περιβάλλοντα εργασίας όπως Visual C++, Visual Studio.Net τα οποία δεν εμπεριέχονται μέσα στο ArcG.I.S. αλλά περιέχουν πολύ πιο πλούσια περιβάλλοντα εργασίας και δημιουργούν πολύ προχωρημένη παραμετροποίηση η οποία δεν είναι δυνατή μέσα στην VBA. Μέσω αυτών των περιβαλλόντων, μπορούμε να δημιουργήσουμε υπορουτίνες λογισμικού οι οποίες προστίθενται εκ των υστέρων στο περιβάλλον εργασίας προσθέτοντας επιπλέον λειτουργίες, όπως εργαλεία, μενού. Τέτοιου τύπου υπορουτινών λογισμικού προσφέρουν πολύ περισσότερα πλεονεκτήματα στον προγραμματιστή αλλά είναι πολύ πιο χρονοβόρα και επίπονη η δημιουργία τους. Εxtension: Οι διάφορες G.I.S. διεργασίες οι οποίες επιτελούν ένα συγκεκριμένο σκοπό ομαδοποιούνται και παρέχουν επιπλέον G.I.S. διεργασίες, ενώ οι περισσότερες είναι προαιρετικές και κατά την εγκατάσταση τους μπορεί να απαιτούν καταχώρηση ή αδειοδότηση. Παραμετροποιημένα αντικείμενα: Μπορούν να δημιουργηθούν παραμετροποιημένα αντικείμενα όπως ειδική παλέτα συμβόλων αλλά μόνο σε γλώσσες προγραμματισμού όπως η Visual C++ ή η ΝΕΤ. Κατά την ανάπτυξη του λογισμικού έγινε συνδυασμός των παραπάνω τύπων παραμετροποίησης και συγκεκριμένα πραγματοποιήθηκε παραμετροποίηση του γραφικού περιβάλλοντος της εφαρμογής, συντάχθηκαν μακροεντολές της VBA καθώς και VBA UItools. 3.6 Δημιουργία κουμπιών εντολών, εργαλείων και οργάνωση του κώδικα Χρησιμοποιώντας το Customize dialog box για να δημιουργήσουμε τις δικές μας εντολές οι οποίες λέγονται User Interface Controls ή UIControls για συντομία (UIButton, UITool, UIComboBox, UIEditBox). 37

38 UIButoon: Με την επιλογή του κουμπιού εντολών εκτελείται άμεσα μια λειτουργία όπως π.χ. όταν πατάμε το κουμπί αποθήκευση και η ενέργεια αυτή έχει ως αποτέλεσμα να αποθηκεύεται το αρχείο μας. UITool: Ο τρόπος λειτουργίας τους περιλαμβάνει την επιλογή του κουμπιού την αλλαγή μορφής του κέρσορα και την δυνατότητα επιλογής οπουδήποτε στον χάρτη για να αλληλεπιδράσει ο κώδικας. Μόνο ένα UITool μπορεί να είναι ενεργό κάθε φορά. π.χ. όταν επιλέγουμε το tool Pan, ο κέρσορας αλλάζει μορφή σε παλάμη και κρατώντας πατημένο και μετακινώντας το δείκτη του ποντικιού, μετακινείται ο χάρτης σε διάφορες κατευθύνσεις. Για να βάλουμε τα UIControl να εκτελέσουμε μια ενέργεια θα πρέπει να γράψουμε κώδικα μέσα στο Visual Basic Editor. Εκεί η VBA οργανώνει τον κώδικα σε projects, code modules και procedures (Εικ. 3). Εικόνα 3: Τρόπος οργάνωσης του κώδικα στην Visual Basic for Applications Projects είναι αρχεία όπου τόσο τα κουμπιά εντολών και εργαλεία που αναπτύσσει ο χρήστης (UIControls) όσο και ο κώδικας της VBA αποθηκεύονται. Υπάρχουν τρία είδη από projects: map document (*.mxd files), base templates (*.mxt files), και Normal template (το Normal.mxt όπου αποθηκεύονται στο προσωπικό προφίλ). Τα project οργανώνουν τον κώδικα σε υπορουτίνες κώδικα (code module), παράθυρα στα οποία μέσα μπορούμε να γράψουμε κώδικα. Kάθε project έχει μια υπορουτίνα κώδικα η οποία λέγεται ThisDocument και είναι το σημείο στο οποίο θα γράψουμε κώδικα για κάθε UIControls τα οποία φτιάχνουμε σε ένα συγκεκριμένο Project. Μέσα σε κάθε υπορουτίνα κώδικα, ο κώδικας της Visual Basic for Applications είναι οργανωμένος σε διαδικασίες (procedures) δηλαδή μια λίστα από VBA οδηγιών 38

39 για να εκτελέσουν μια εντολή. Η VBA έχει τέσσερις τύπους από διαδικασίες: event, subroutine, function και property. Τα Event procedures αντιστοιχούν σε ενέργειες χρηστών. π.χ. UIButton έχει μια Event procedures η οποία λέγεται Click. Οι άλλες τρεις κατηγορίες καλούνται μέσα στην ενέργεια από Event procedures. Όλες οι διαδικασίες έχουν μια πρώτη και μια τελευταία γραμμή, οι οποίες λέγονται «γραμμές περιτυλίγματος» ενώ ο κώδικας που γράφουμε μπαίνει μεταξύ αυτών. Σε μια διαδικασία η πρώτη γραμμή περιέχει τις λέξεις Public ή Private. Private είναι διαδικασίες που μπορούν να καλεστούν μόνο από άλλες διαδικασίες οι οποίες είναι μέσα στο ίδιο παράθυρο του κώδικα (code window). Τα Public είναι διαδικασίες που μπορούν να καλεστούν από διαδικασίες οι οποίες βρίσκονται σε άλλα παράθυρα (code module). Η πρώτη γραμμή περιέχει μια λέξη κλειδί η οποία αναγνωρίζει το είδος της διαδικασίας (Sub, Fuction, Property), το όνομα της διαδικασίας (π.χ. cmdquit_click) και παρένθεση. Pubic Sub cmdquit_click ( ) MsgBox To ArcMap είναι έτοιμο να κλείσει End Sub Η τελευταία γραμμή περιέχει την λέξη End καθώς και την λέξη κλειδί η οποία αναγνωρίζει το είδος της διαδικασίας (Sub). Τα Event procedures για τα UIControls του project αποθηκεύονται σε ένα παράθυρο το οποίο καλείται ThisDocument. Γι αυτό όταν κάνουμε δεξί κλικ σε ένα UIControl και επιλέγουμε View Source, ανοίγει η υπορουτίνα κώδικα του This Document. Εάν πρόκειται για ένα τελείως καινούργιο κουμπί, τότε γραμμές περιτυλίγματος (wrapper lines) (αρχή και τελευταία γραμμή) για το κουμπί προστίθενται αυτόματα. Γράφοντας μεταξύ των γραμμών η VBA ελέγχει την σύνταξη της εντολής, και αν είναι εντάξει, μετατρέπει τα πεζά σε κεφαλαία σύμφωνα με τους κανόνες της. Για να αποθηκεύσουμε πληροφορίες οι οποίες μπορεί να αλλάζουν στην διάρκεια του χρόνου χρησιμοποιούμε μεταβλητές. Μια μεταβλητή μπορεί να έχει ως 16 bytes χώρου για την αποθήκευση της τιμής της, ενώ αν δηλώσουμε τι είδους τιμές μπορεί να πάρει η μεταβλητή (declaration) μπορούμε να μειώσουμε το χώρο που απαιτείται για την αποθήκευση της μεταβλητής. Για την δήλωση της μεταβλητής χρειάζεται μια γραμμή κώδικα. Dim (από το dimension διαστασιολόγηση της μεταβλητής) KLEK (το όνομα της μεταβλητής- Όνομα λεκανών απορροής) 39

40 As (λέξει κλειδί) String (ο τύπος των δεδομένων) Dim KLEK as String (κείμενο) Υπάρχουν και άλλες λέξεις κλειδιά για να δηλώσουμε μια μεταβλητή: public, private και static. Δηλώνοντας την μεταβλητή ως integer τύπο δεδομένων, θα απαιτεί αποθηκευτικό χώρο μόνο 2 bytes, γλιτώνοντας 14 bytes. Η κορυφή του code module λέγεται General Declaration area και εκεί μπορούμε να δηλώσουμε μεταβλητές και να θέσουμε επιλογές όπως Option Explicit όπου ο κώδικας δεν θα τρέξει εάν έχουμε αδήλωτες μεταβλητές. Με την εκκίνηση του ArcG.I.S. υπάρχουν οι μεταβλητές Application και η ThisDocument οι οποίες είναι άμεσα διαθέσιμες και χρησιμοποιούνται ως σημεία εκκίνησης για την εγγραφή του κώδικα. Αυτές οι μεταβλητές έχουν ένα περιορισμένο αριθμό ιδιοτήτων και μεθόδων οι οποίες είναι διαθέσιμες για αυτές. Μεταβλητή Application: Είναι η μεταβλητή η οποία αναφέρεται στην τρέχουσα εφαρμογή αντιπροσωπεύοντας την ίδια την εφαρμογή ενώ φέρεται ως κεντρικός πίνακας ελέγχου όπου δίνεται η δυνατότητα πρόσβασης σε άλλα αντικείμενα του συστήματος. Η κύρια μορφή της μεταβλητής είναι η IApplication μέσω αυτής υπάρχει η δυνατότητα πρόσβασης σε άλλα αντικείμενα όπως: στις επεκτάσεις (extensions), στα αντικείμενο έγγραφο (Document object) στην γραμμή κατάσταση (Status Bar object), στο πρότυπο έγγραφο (templates object), στο τρέχον επιλεγμένο εργαλείο ( the currently selected tool), και στο Visual Basic Editor. Υπάρχουν πάρα πολλές μέθοδοι οι οποίες επιτρέπουν να ανοίξουμε, να αποθηκεύσουμε, να εκτυπώσουμε αντικείμενα, να κλειδώσουμε, να ξεκλειδώσουμε την εφαρμογή, να εμφανίσουμε παράθυρα και να βγούμε από την εφαρμογή. Μεταβλητή This Document: Η μεταβλητή αυτή σκοπεύει στο έγγραφο το οποίο είναι ανοικτό μέσα στην εφαρμογή, έτσι μέσα στο παραθυρικό περιβάλλον του ArcG.I.S. αναφέρεται στον τρέχων χάρτη. Οι κύριες μέθοδοι και ιδιότητες της μεταβλητής αυτής είναι: η AddLayer (ArcMap μόνο) μια μέθοδος για να προσθέσουμε ένα νέο layer στο έγγραφο και η Title μια ιδιότητα που έχει ως αποτέλεσμα το όνομα του εγγράφου (π.χ. normal.mxd) 3.6 Έγγραφα και πρότυπα (Documents and Templates) Τα πρότυπα είναι είδος εγγράφου τα οποία χρησιμοποιούνται ως αφετηρία για την δημιουργία ενός νέου εγγράφου. Όλες οι εφαρμογές μέσα στο ArcMAP έχουν ένα πρότυπο το οποίο λέγεται Normal template στο οποίο είναι αποθηκευμένη η πρότυπη 40

41 κατάσταση του προγράμματος. Όλες οι εφαρμογές τις οποίες αναπτύσσουμε μπορούν να αποθηκευτούν είτε στο τρέχον έγγραφο είτε στο Normal template. Αν αλλάξουμε τις παραμέτρους στο Normal Template (προσθέσουμε μπάρες, απενεργοποιήσουμε την προσθήκη δεδομένων με την εκκίνηση του προγράμματος) τότε θα επηρεαστούν όλα τα έγγραφα. Αν θέλαμε να κάνουμε αλλαγές, να προσθέσουμε να αφαιρέσουμε κουμπιά εντολών, να δημιουργήσουμε νέες γραμμές εργαλείων και να δώσουμε στην συνέχεια το παραμετροποιημένο πρόγραμμα σε άλλους. Σώζοντας τις αλλαγές που κάναμε στο Normal Template (Normal.mxt) και τοποθετώντας το Normal.mxt στους υπόλοιπους υπολογιστές στην θέση: c:\documents and Settings\<username>\Application Data\Esri\ArcMap\Templates εμφανίζεται το πρόγραμμα με τις αλλαγές. Όταν δουλεύουμε μέσα στο VBA editor, το παράθυρο του εξερευνητή των project παρουσιάζει δύο η περισσότερα project. Το Normal project είναι σχετιζόμενο με το Normal πρότυπο, οπότε ότι μακροεντολές γράφουμε μέσα σε αυτό θα είναι διαθέσιμα σε όλες τις εφαρμογές του ArcG.I.S.. Ενώ αν γράψουμε κώδικα μακροεντολών μέσα στο TemplateProject ο κώδικας θα είναι διαθέσιμος μόνο για το τρέχων έγγραφο. Αν θέλουμε το πρόγραμμα που αναπτύχθηκε με τον ειδικευμένο κώδικα για την ανάλυση του χειμαρρικού περιβάλλοντος να μην είναι διαθέσιμο σε άλλα έγγραφα χαρτών, θα τοποθετηθούν τα εργαλεία καθώς και ο κώδικας στο GrHydro.mxd project. Ενώ αν θέλουμε να είναι συνέχεια διαθέσιμος ανεξάρτητα από το είδος των εγγράφων χαρτών που ασχολούμαστε θα πρέπει να αποθηκευτούν στο Normal.mxt project. Κάθε φορά που το ArcMap ξεκινάει, διαβάζει το normal template για να δει εάν περιέχει εργαλεία ελέγχου και κώδικα αναπτυγμένα από τον χρήστη. 3.7 Καθορισμός των χειμαρρικών ρευμάτων μορφομετρική και υδρογραφική τους συγκρότηση. Για την επίτευξη των σκοπών τους οποίους έχουμε θέσει στην εισαγωγή, χρησιμοποιούμε τοπογραφικούς χάρτες της Γεωγραφικής Υπηρεσίας Στρατού (Γ.Υ.Σ.) κλίμακας 1: όπου οριοθετούμε καταρχή τις ορεινές λεκάνες απορροής των χειμάρρων της περιοχής έρευνας με την χάραξη του υδροκρίτη. Μετά την χάραξη του υδροκρίτη για τις λεκάνες απορροής προχωράμε στην ψηφιοποίηση του υδρογραφικού δικτύου, των ορίων των λεκανών απορροής και των χωροσταθμικών με ισοδιάσταση 100m. 41

42 Ακολουθεί η αρίθμηση όλων των αυτοτελών χειμάρρων που προσδιορίστηκαν, με την φορά των δεικτών του ωρολογίου. Ο αύξων αριθμός κάθε ρεύματος αποτελεί και τον κωδικό του. 3.8 Αυτοματοποιημένη δημιουργία θεματικών χαρτών Μετά την ολοκλήρωση της ψηφιοποίησης τόσο των υποβάθρων όσο και των θεματικών επίπεδων και αφού δοθεί συγκεκριμένη ονοματολογία σε κάθε ψηφιοπημένο επίπεδο, δημιουργούνται υπορουτίνες λογισμικού οι οποίες εκχωρούνται σε κουμπιά εντολών, ανάλογα με τις κατηγορίες των θεματικών χαρτών. Όταν επιθυμούμε την εμφάνιση κάποιου θεματικού χάρτη, με την επιλογή ενός κουμπιού εντολών επιλέγονται τα κατάλληλα χαρτογραφικά επίπεδα και δημιουργείται ο ανάλογος χάρτης. 3.9 Τρόπος οργάνωσης των ψηφιοποιημένων δεδομένων Έπειτα από την ψηφιοποίηση των υποβάθρων και θεματικών χαρτών προκύπτουν μια σειρά από χαρτογραφικά επίπεδα πληροφορίας (Layer). Για να μπορέσουν τα διάφορα G.I.S.-εργαλεία τα οποία αναπτύξαμε να πραγματοποιήσουν τους στόχους τους και να εκτελεστεί ο κώδικας πρέπει τα επίπεδα να έχουν συγκεκριμένη ονοματολογία στον πίνακα περιεχομένων των επιπέδων (Table of contents). Επίσης κάθε θεματικό επίπεδο συνοδεύεται από πίνακα ιδιοτήτων στον οποίο καταχωρούνται τα περιγραφικά δεδομένα (Καρτέρης 1995). Για να εκτελεστεί ο κώδικας πρέπει να υπάρχουν απαραίτητα τα πεδία του πίνακα 1 στον πίνακα ιδιοτήτων του επιπέδου. Πίνακας 1: Ορθή ονοματολογία επιπέδων και απαραίτητα πεδία στον πίνακα των ιδιοτήτων των Layer Όνομα Layer Βροχόπτωση (P) Πολυγωνικό P KLEK Shape_Area Γεωλογικοί Πολυγωνικό SXIMATISMI KLEK Shape Area Ετήσια Θερμοκρασία (T) Απαραίτητα πεδία για την εκτέλεση του κώδικα Τύπος Όνομα Είδος Περιγραφή Πολυγωνικό ΤΤ KLEK Shape_Area Numeric String Double String String Double Double String Double String String Ύψος βροχόπτωσης (mm) Όνομα λεκάνης απορροής Εμβαδό λεκάνης απορροής Όνομα χειμ. πετρ. σχηματισμού Όνομα λεκάνης απορροής Εμβαδό λεκάνης απορροής Μέση ετήσια θερμοκρασία (mm) Όνομα λεκάνης απορροής Εμβαδό λεκάνης απορροής Κωδικός λεκάνης Όνομα λεκάνης απορροής Λεκάνες Πολυγωνικό ΚLEK name Μετεωρολογικοί Σημειακό Met_id Numeric Αύξουσα αρίθμηση 42

43 Όνομα Layer Απαραίτητα πεδία για την εκτέλεση του κώδικα Τύπος Όνομα Είδος Περιγραφή σταθμοί onoma String Όνομα σταθμού Ονόματα Οικισμών Κείμενο Όρια Λεκανών Γραμμικό Ρέματα Γραμμικό Shape_length Class KLEK Slope Double Numeric String NUMERIC Μήκος ρέματος Κατηγορία ρέματος Όνομα λεκάνης απορροής Κλίση ευθύγραμμου τμήματος Τριγωνομετρικά - Σημειακό Kορυφές Υψομετρικές Zώνες Πολυγωνικό UPH KLEK Χειμαρρικά χωροδιαστήματα Πολυγωνικό Χρήσεις Γης Πολυγωνικό Xrisi KLEK Χωροσταθμικές (100) Γραμμικό Shape_Area UPH KLEK Shape_Area Shape_Area Elev KLEK Shape_length NUMERIC String Double NUMERIC String Double String String Double Double String Double Υψόμετρο ζώνης Όνομα λεκάνης απορροής Εμβαδό λεκάνης απορροής Υψόμετρο ζώνης Όνομα λεκάνης απορροής Εμβαδό λεκάνης απορροής Όνομα κατηγορίας χρήσεων γης Όνομα λεκάνης απορροής Εμβαδό λεκάνης απορροής Υψόμετρο χωροσταθμικής Όνομα λεκάνης απορροής Εμβαδό λεκάνης απορροής Όσον αφορά την ονοματολογία θα πρέπει να δοθεί ιδιαίτερη προσοχή καθώς το πρόγραμμα διακρίνει στην ονοματολογία τα πεζά από τα κεφαλαία (case sensitivity), την ύπαρξη τόνων οπότε δεν θα εκτελείται ο κώδικας αν γράψουμε π.χ. χρήσεις γης ή Χρήσεις γης ή Χρήσεις ΓΗΣ έναντι του ορθού Χρήσεις Γης. Θα πρέπει να σημειώσουμε ότι η εφαρμογή δημιουργεί και προσθέτει μόνη της επιπρόσθετα και άλλα πεδία πέραν των προαναφερθέντων στον πίνακα των ιδιοτήτων του επιπέδου Λεκάνες τα οποία θα αναλυθούν διεξοδικά στο κεφάλαιο των αποτελεσμάτων και στις αντίστοιχες ενότητες. Εφόσον διατηρηθεί η ονοματολογία του παραπάνω πίνακα, μπορούν να εκτελεστούν όλες οι διεργασίες και να γίνει η ανάλυση του χειμαρρικού περιβάλλοντος. Τα επίπεδα μπορεί να είναι είτε μορφής Shapefile είτε μορφής Geodatabases ενώ ο εκτελείται απρόσκοπτα. κώδικας θα συνεχίσει να Ο καλύτερος τρόπος οργάνωσης τον δεδομένων είναι μέσω πολλαπλών χρηστών χωρικών βάσεων δεδομένων (multi-user spatial database). Με αυτού του είδους την οργάνωση τα δεδομένα αποθηκεύονται σε μια βάση δεδομένων της Microsoft Access και επιτρέπει πολλούς χρήστες ταυτόχρονα να ενημερώνουν και να διορθώνουν τα δεδομένα (Arctur και Zeiler 2004). 43

44 3.10 Προσδιορισμός των μορφομετρικών και υδρογραφικών χαρακτηριστικών Με την ολοκλήρωση της ψηφιοποίησης των θεματικών επιπέδων των λεκανών απορροής Λεκάνες, του υδρογραφικού δικτύου Ρέματα καθώς και των ισοϋψών Χωροσταθμικές, αναπτύχθηκαν G.I.S.-εργαλεία τα οποία χρησιμοποιώντας τα θεματικά επίπεδα προσδιορίζουν με ακρίβεια τα μορφομετρικά και υδρογραφικά χαρακτηριστικά των λεκανών απορροής της περιοχής έρευνας. Συγκεκριμένα σε ότι αφορά τα μορφομετρικά χαρακτηριστικά προσδιορίζονται: το εμβαδό, η περίμετρος, ο βαθμός στρογγυλομορφίας, ελάχιστο, μέσο και μέγιστο υψόμετρο, το μέγιστο χειμαρρικό υψόμετρο, το μέγιστο ανάγλυφο και η μέση κλίση της λεκάνης απορροής. Ενώ από τα υδρογραφικά χαρακτηριστικά υπολογίζονται: η πυκνότητα υδρογραφικού δικτύου, το μήκος της κεντρικής κοίτης, η μέση κλίση της κεντρικής κοίτης Χειμαρρικό περιβάλλον Χειμαρρικοί τύποι Μετά τον διαχωρισμό των ορεινών λεκανών απορροής και τον υπολογισμό των μορφομετρικών και υδρογραφικών χαρακτηριστικών των ρευμάτων ερευνώνται οι βασικοί φυσικοί παράγοντες χειμαρρικότητας: κλίμα, βλάστηση, ανάγλυφο και γεωλογικό υπόθεμα. Με αυτόν τον τρόπο προσδιορίζεται το χειμαρρικό δυναμικό τόσο για το σύνολο της περιοχής έρευνας όσο και για κάθε υπολεκάνη ξεχωριστά. Για τον σκοπό αυτό: Συγκεντρώνονται αξιολογούνται και επεξεργάζονται τα μετεωρολογικά στοιχεία των σταθμών της περιοχής έρευνας. Ακολούθως καταχωρούνται σε γεωβάση και συντίθενται τα ομβροθερμικά διαγράμματα με την ανάπτυξη κατάλληλων εργαλείων. Με τη βοήθεια γεωλογικών χαρτών κλίμακας 1: του Ινστιτούτου Γεωλογικών και Μεταλλευτικών Ερευνών (Ι.Γ.Μ.Ε.) προσδιορίζονται τα πετρώματα της περιοχής έρευνας και ομαδοποιούνται σε χειμαρρικούς πετρολογικούς σχηματισμούς. Από τους δασοπονικούς χάρτες των Δασαρχείων της περιοχής (κλίμακας 1:20.000), τους διαθέσιμους ορθοφωτοχάρτες καθώς και με επί τόπου μεταβάσεις προσδιορίζεται η κατανομή της βλάστησης της περιοχής έρευνας, η οποία στην συνέχεια ομαδοποιείται σε κατηγορίες χρήσεων γης. Από την ψηφιοποίηση των ισοϋψών και έπειτα από επεξεργασία προκύπτει η πληροφορία σχετικά με το ανάγλυφο της περιοχής έρευνας όπως αυτή εκφράζεται 44

45 μέσα από χάρτες: ανάγλυφου, τρισδιάστατης προβολής και κλίσεων. Τα είδη και οι εκτάσεις των χειμαρρικών πετρολογικών σχηματισμών, της κατανομής των χρήσεων γης και της υψομετρικής ζώνωσης προσδιορίζονται με την βοήθεια υπορουτινών του προγράμματος. Μετά από τον προσδιορισμό των βασικών φυσικών παραγόντων χειμαρρικότητας, υπορουτίνα του προγράμματος παρέχει την δυνατότητα καθορισμού του χειμαρρικού δυναμικού με την ταξινόμηση των χείμαρρων της περιοχής έρευνας σε χειμαρρικούς τύπους Συντελεστής απορροής Με την ολοκλήρωση της ψηφιοποίησης και την επεξεργασίας της κατανομής των χρήσεων γης δίνεται η δυνατότητα ανάθεσης επιμέρους συντελεστών απορροής ανά κατηγορία χρήσεως γης. Οι επιμέρους συντελεστές αποθηκεύονται στην γεωβάση και μπορούν να τροποποιηθούν, ενώ ο συντελεστής απορροής μιας λεκάνης απορροής υπολογίζεται ως σταθμισμένος μέσος όρος των επιμέρους συντελεστών απορροής Προσδιορισμός της μέγιστης αναμενόμενης υδατοπαροχής Με την βοήθεια εμπειρικών και αναλυτικών τύπων (Friedrich, Klement Wunderlich, Wundt, Countage, Valentini, Kresnik, Mϋller, Turazza, Giandotti) (Κωτούλας 1998, Στεφανίδης 2004) προσδιορίστηκαν οι μέγιστες αναμενόμενες υδατοπαροχές με την ανάπτυξη ρουτίνας λογισμικού η οποία χρησιμοποιώντας τα επίπεδα των λεκανών απορροής και των χρήσεων γης εφαρμόζει τους προαναφερθέντες τύπους και υπολογίζει την μέγιστη αναμενόμενη υδατοπαροχή ως τον αριθμητικό μέσο όρo όλων των παραπάνω τύπων ή όποιων τύπων επιθυμούμε Προσδιορισμός της στερεομεταφοράς Ο προσδιορισμός της μέγιστης αναμενόμενης στερεοπαροχής γίνεται με την βοήθεια του τύπου των Stiny-Herheullidze (Κωτούλας 2001, Στεφανίδης 2004). Αναπτύχθηκε G.I.S. εργαλείο το οποίο αφού λάβει υπόψη του το μέγεθος της υδατοπαροχής των λεκανών απορροής, το επί τις εκατό βάρος των στερεών υλικών για ορισμένη κλίση, τον βαθμό χειμαρρικότητας της ορεινής λεκάνης και το ειδικό βάρος ενός κυβικού μεταφερόμενων στερεών υλικών προσδιορίζει την μέγιστη αναμενόμενη στερεοπαροχή. 45

46 3.15 Προσδιορισμός της παροχής μιας συγκεκριμένης διατομής (Μέθοδος των ιχνών απορροής) Για τον υπολογισμό της παροχής μιας διατομής, αναπτύχθηκε εφαρμογή της Visual Basic η οποία επιτρέπει την σχεδίαση μιας διατομής χρησιμοποιώντας ως δεδομένα απόσταση και κλίση. Στην συνέχεια αφού καθορισθεί το βάθος ροής και η κλίση της κοίτης, υπολογίζεται η παροχή της διατομής εφαρμόζοντας τον τύπο των Manning Strickler Εκτίμηση του κινδύνου διάβρωσης με τον προσδιορισμό της υποβάθμισης στην λεκάνη απορροής Η εκτίμηση της υποβάθμισης για την περιοχή έρευνας γίνεται με την βοήθεια του τύπου του Gavrilovic (Gavrilovic 1972). Αναπτύχθηκε G.I.S.-εργαλείο το οποίο λαμβάνοντας υπόψη του το εμβαδό της λεκάνης απορροής, την μέση ετήσια θερμοκρασία, το μέσο ετήσιο ύψος βροχής, την μορφή του φυτοκαλλύματος, το είδος του πετρώματος, το είδος και των βαθμό διάβρωσης των λεκανών υπολογίζει την μέση ετήσια διάβρωση της λεκάνης απορροής. Το μέγεθος του μέγιστου φορτίου φερτών υλών προσδιορίζεται με τον τύπο του Kronfellner Kraüss (Kronfellner Kraus 1985). Αναπτύχθηκε G.I.S.-εργαλείο το οποίο λαμβάνοντας υπόψη του το εμβαδό της λεκάνης απορροής, την μέση κλίση της κοίτης και τον συντελεστή χειμαρρικότητας προσδιορίζει το μέγιστο φορτίο φερτών υλών. 46

47 4. ΠΕΡΙΟΧΗ ΕΡΕΥΝΑΣ Η εφαρμογή του Γ.Σ.Π το οποίο αναλύσαμε στην μέθοδο έρευνας πραγματοποιήθηκε στην λεκάνη απορροής του Αλμωπαίου η οποία εκτείνεται στα όρη Παϊκο, Τζένα και Βόρα περιβάλλοντας σε μορφή πετάλου την πεδιάδα της Αλμωπίας(ΥΠΕΜ 1967). Η περιοχή έρευνας ανήκει στο υδρολογικό διαμέρισμα της Δυτικής Μακεδονίας με έδρα την Κοζάνη (ΥΠΑΝ 2003). Φυσική διέξοδος των υδάτων του πετάλου της Αλμωπίας αποτελεί μια στενή λωρίδα στους πρόποδες του Πάϊκου και των υψωμάτων της Έδεσσας μέσω της οποίας η πεδιάδα της Αλμωπίας ενώνεται με την πεδιάδα της Θεσσαλονίκης. Τα ύδατα της λεκάνης μέσω τεχνητής περιφερειακής διώρυγας τροφοδοτούν την πεδιάδα της Θεσσαλονίκης. H λεκάνη απορροής του Αλμωπαίου καταλαμβάνει το ΒΔ τμήμα της Κεντρικής Μακεδονίας (σχήμα 1) και ορίζεται ως εξής: Ανατολικά: με την λεκάνη του ποταμού Αξιού και των χειμάρρων που εκβάλουν στην πεδιάδα των Γιαννιτσών. Βόρεια: με την οριοθετημένη γραμμή των Ελληνο Σκοπιανών συνόρων, Δυτικά: με την λεκάνη απορροής της Λ. Βεγορίτιδος Νοτία : περιβάλλεται από το όρος Βόρας Η συλλεκτήρια λεκάνη της περιοχής έρευνας καλύπτει επιφάνεια συνολικής έκτασης ίσης με 973,39 Κm 2 μέχρι την κοίτη εκκένωσης του ποταμού Αλμωπαίου. µ F. Y. R. O. M. Περιοχή Έρευνας N. KIΛΚΙΣ N. ΦΛΩΡΙΝΑΣ N. ΠΕΛΛΑΣ N. ΘΕΣΣΑΛΟΝΙ N. KAΣTORIAΣ N. KOZANHΣ N. HMAΘΙΑΣ N. ΠΙΕΡΙΑΣ Σχήμα 1: Χάρτης προσανατολισμού και διοικητική συγκρότηση της περιοχής έρευνας Ο ποταμός Αλμωπαίος εκτείνεται εντός του Ν. Πέλλας (Δήμοι Αριδαίας, Εξαπλατάνου, Έδεσσας και Μενίδος), ενώ η περιοχή έρευνας στο μεγαλύτερο ποσοστό της ανήκει στους Δήμους Αριδαίας (56,96%) και Εξαπλατάνου (37,52%). Από άποψη διαμόρφωσης το λεκανοπέδιο της Αλμωπίας διακρίνεται σε δυο περιοχές την πεδινή περιοχή που περιλαμβάνει την πεδιάδα Αλμωπίας συνολικής έκτασης 356,58 Κm 2 και την ορεινή περιοχή η οποία αποτελείται από τις λεκάνες απορροής των χειμάρρων συνολικής έκτασης 607,81 Κm 2. 47

48 Η πεδινή διαδρομή περιλαμβάνεται μεταξύ των υψομέτρων 120m και 200m ενώ η ορεινή περιοχή εκτείνεται από 200m έως 2.521m. Υψηλότερη κορυφή είναι ο Βόρας, ενώ χαρακτηρίζεται από την επικρατούσα ανώμαλη διαμόρφωση με ισχυρές κλίσεις. Σε γενικές γραμμές η περιοχή της Αλμωπίας θα μπορούσε να χαρακτηρισθεί προνομιούχα από άποψη υδατικών πόρων, αφού τόσο οι επιφανειακές απορροές όσο και οι υδροφόροι ορίζοντες εξασφαλίζουν τις υδρευτικές και αρδευτικές ανάγκες όλων των δραστηριοτήτων όπως αυτές εκδηλώνονται στην περιοχή έρευνας (Σόντρας και Παπαδόπουλος 1996). 48

49 5. ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ 5.1 Γενικά Για την επίτευξη των στόχων τους οποίους θέσαμε στο κεφάλαιο της εισαγωγής και τοποθέτησης του προβλήματος, εργαστήκαμε σύμφωνα με την μέθοδο έρευνας παραμετροποιώντας το γραφικό περιβάλλον του ArcG.I.S. αναπτύσσοντας μια σειρά G.I.S.-Εργαλείων μέσο της Visual Basic και ArcObjects τα οποία καλύπτουν τους σκοπούς της έρευνας. Δημιουργήθηκε πτυσσόμενο μενού αποτελούμενο από τρία μέρη (ΠΡΟΒΟΛΗ, ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΕΣ και ΑΝΑΛΥΣΕΙΣ) στα επιμέρους τμήματα του οποίου τοποθετήθηκαν οι φόρμες και οι υπορουτίνες λογισμικού οι οποίες διαχειρίζονται τις παραμέτρους των λεκανών απορροής προσφέροντας ολοκληρωμένη γνώση του χειμαρρικού περιβάλλοντος των λεκανών απορροής. Με αυτόν τον τρόπο αναπτύχθηκε ένα σημαντικό εργαλείο λήψης αποφάσεων που μας επιτρέπει να διαχειριστούμε ορθολογικότερα μια λεκάνη απορροής και να προγραμματίσουμε το είδος των έργων που θα πρέπει να εκτελέσουμε σε αυτήν. 5.2 Το εισαγωγικό μήνυμα Ξεκινώντας η εφαρμογή εμφανίζεται μήνυμα σε πλαίσιο διαλόγου το οποίο μας καλωσορίζει, η σύνταξη του οποίου είναι: MsgBox (το μήνυμα Καλώς ήρθατε στην εφαρμογή διαχείρισης λεκανών απορροής, η μορφή του μηνύματος "vbinformation, και ο τίτλος του μηνύματος Είσοδος ) (Εικ. 4) ενώ ο κώδικας του εισαγωγικού μηνύματος τοποθετείται μέσα στην ενσωματωμένη μεταβλητή ThisDocument του ArcG.I.S.. Εικόνα 4: Η δομή του εισαγωγικού μηνύματος της εφαρμογής 5.3 Μενού Προβολή Στο Μενού Προβολή παρέχονται οι δυνατότητες αυτοματοποιημένης δημιουργίας θεματικών χαρτών (χρήσεων γης, τοπογραφικός κλπ). Επίσης 49

50 πραγματοποιούνται ενέργειες που επιτρέπουν την μετακίνηση στον χάρτη με χρήση διάφορων παραμέτρων (λεκάνη απορροής, κλίμακα, συνολικό ζουμ, μεγέθυνση, σμίκρυνση) καθώς και εκτύπωσης του τρέχοντα χάρτη. Στην ακόλουθη εικόνα παρουσιάζεται το μενού Προβολή, ενώ ακολούθως αναλύεται η λειτουργία κάθε διεργασίας και η δομή του αντίστοιχου κώδικα. Εικόνα 5: Το μενού ΠΡΟΒΟΛΗ και τμήμα του τοπογραφικού χάρτη της περιοχής έρευνας Αυτοματοποιημένη δημιουργία θεματικών χαρτών Από το μενού προβολή της εφαρμογής παρέχεται η δυνατότητα σύνθεσης με αυτοματοποιημένη διαδικασία θεματικών χαρτών (Τοπογραφίας, Χρήσεων γης, Υδρογραφικού δικτύου, Λεκανών απορροής, Χειμ. Πετρολογικών σχηματισμών, Χειμαρρικών χωροδιαστημάτων, Βροχόπτωσης και Ετήσιων Θερμοκρασιών). Επιλέγοντας τη δημιουργία ενός εκ των προαναφερθέντων θεματικών χαρτών η ενέργεια αυτή έχει ως αποτέλεσμα την εμφάνιση των επιπέδων (Layer) τα οποία συνιστούν τους αντίστοιχους χάρτες σε πλήρη ανάπτυξη. Για να μπορέσει η εφαρμογή να εμφανίσει τα επιμέρους επίπεδα εκτελώντας τον κώδικα, θα πρέπει να έχει δοθεί ορθή ονοματολογία στα ψηφιοποιημένα επίπεδα όπως εμφανίζονται αυτά στον πίνακα των ιδιοτήτων των επιπέδων και έχει ήδη επισημανθεί στην μέθοδο έρευνας (Οργάνωση των ψηφιοποιημένων δεδομένων). Επιλέγοντας από το μενού Προβολή τη δημιουργία του Τοπογραφικού Χάρτη, εμφανίζονται σε πλήρη ανάπτυξη τα επίπεδα των Τριγωνομετρικών 50

51 κορυφών, Ονόματα Οικισμών, Χωροσταθμικές(100), Ρέματα, Όρια λεκανών και Υψομετρικές ζώνες ενώ όλα τα υπόλοιπα επίπεδα απενεργοποιούνται (Εικ. 5). Όσον αφορά την δομή και λειτουργία του κώδικα του συγκεκριμένου μενού: Επιλέγοντας την προβολή κάποιου χάρτη η ενέργεια αυτή έχει ως αποτέλεσμα την εκτέλεση υπορουτίνας μέσα στην μεταβλητή ThisDocument. Η υπορουτίνα επιστρέφει την μεταβλητή themata με τα ονόματα των επιπέδων. Για την εμφάνιση του χάρτη βλάστησης θα τρέξει η ακόλουθη υπορουτίνα (MapBlast) η οποία αποτελεί τμήμα του ThisDocument. Private Sub MapBlast_Click() themata = Array("Τριγωνομετρικά - κορυφές", _ "Μετεωρολογικοί σταθμοί", _ "Ονόματα Οικισμών", _ "Χωροσταθμικές", _ "Όρια λεκανών", _ "Ρέματα", _ "Βλάστηση") zz_open_close_themes (themata) End Sub Για να μπορέσει ο κώδικας να εμφανίσει μόνο τα παραπάνω επίπεδα τα οποία αποτελούν τον χάρτη βλάστησης δημιουργούμε μια γενική διαδικασία (zz_open_close_themes) η οποία παίρνει υπό τον έλεγχο της την μεταβλητή themata και την οποία μπορούμε να καλούμε (επειδή την ορίσαμε ως γενική) από οποιαδήποτε σημείο του κώδικα. Η διαδικασία αυτή περιλαμβάνει τα ακόλουθα: Εφαρμόζεται βρόχος μορφής For/To (Clayton, 1998) ο οποίος ξεκινάει με τον μετρητή i = 0 ως αρχική τιμή και μετράει τα Layer του ArcMap (For i = 0 To pmap.layercount 1) που έχουν προστεθεί στον πίνακα των περιεχομένων. Εάν ο πίνακας είναι κενός τότε δεν εκτελείται ο κώδικας, ενώ αν υπάρχουν Layer ελέγχει τα επίπεδα και τα φιλτράρει με βάση το όνομα τους με την χρήση της συνάρτησης Filter Filter(themes, player.name). Όποια Layer υπάρχουν στον χάρτη και δεν απαιτούνται για την σύσταση του χάρτη βλάστησης (Τριγωνομετρικά κορυφές, Μετεωρολογικοί σταθμοί, Ονόματα Οικισμών, Χωροσταθμικές, Όρια λεκανών, Ρέματα, Βλάστηση) γίνονται μη ορατά (player.visible = False). Τα υπόλοιπα Layer εμφανίζονται σε πλήρη ανάπτυξη στον πίνακα των περιεχομένων (Set plegendinfo = player). Οι αλλαγές αυτές παρουσιάζονται τόσο 51

52 στην γραφικό περιβάλλον της οθόνης (pdoc.activeview.refresh) όσο και στον πίνακα των περιεχομένων των επιπέδων (pdoc.updatecontents) Εντολές μεγέθυνσης, σμίκρυνσης και συνολικό Ζουμ Μέσα στο Normal template του ArcMap υπάρχει η ενσωματωμένη μακροεντολή ArcID η οποία είναι αποθηκευμένη μέσα σε κάθε έγγραφο του ArcMap περιέχοντας παραμέτρους αναφοράς για όλα τα υπάρχοντα εργαλεία ελέγχου που υπάρχουν μέσα στο ArcMap (Κουμπιά, εντολές κ.λ.π.). Μέσω αυτής της μεταβλητής μπορούμε να τρέξουμε ένα υπάρχων εργαλείο ελέγχου του κώδικα. Από το μενού Tools του ArcMap επιλέγουμε customize/commands/panzoom από τις κατηγορίες, και από τις εντολές την ZoomIn (Εικ. 6). Εικόνα 6: Επιλογή του κουμπιού εντολών ZoomIn του μενού Pan/Zoom Μεταφέροντας την εντολή ΖoomIn στο μενού προβολή εμφανίζεται το κουμπί εντολών μεγέθυνση (Εικ. 5). Όταν επιλεγεί, εκτελείται αυτόματα μέσα από το ArcID ο αντίστοιχος ενσωματωμένος κώδικας (Εικ. 7) και μεγεθύνεται η οθόνη ενώ με ανάλογο τρόπο πραγματοποιούνται η σμίκρυνση της οθόνης και το συνολικό ζουμ (Esri, Εικόνα 7: Η μακροεντολή ArcID και οι υπορουτίνες ZoomIn, ZoomOut & FullExtent 52

53 5.3.5 Εκτύπωση τρέχοντα χάρτη Έχοντας ως σημείο εκκίνησης την ενσωματωμένη μακροεντολή ArcID ακολουθώντας την ίδια διαδικασία όπως και στις εντολές μεγέθυνσης, σμίκρυνσης και συνολικού ζουμ τρέχουμε την διαδικασία ChangeLayout η οποία έχει ως αποτέλεσμα να μεταφερόμαστε από την ενεργή οθόνη στο χώρο χαρτιού και να προβάλλεται ο τρέχων χάρτης. Ακολούθως από την κύριο μενού της γραμμής εργαλείων μπορούμε να εκτυπώσουμε τον χάρτη Φόρμα ζουμ Ξεκινώντας από το μενού προβολή και επιλέγοντας ζουμ σε κλίμακα φορτώνει φόρμα επιλογής στην οποία υπάρχουν πλαίσια ελέγχου τα οποία σχετίζονται με μια ορισμένη κλίμακα. Υπάρχει η δυνατότητα επιλογής μόνο ενός από τα πλαίσια ελέγχου (Check Box) ώστε να ενεργοποιήσει ή να απενεργοποίηση την επιλογή. Αφού επιλεχθεί το πλαίσιο ελέγχου στην συνέχεια παρέχεται η δυνατότητα ακύρωσης της παραπάνω ενέργειας επιλέγοντας το κουμπί εντολών ΑΚΥΡΩΣΗ είτε αλλαγής την μεγέθυνσης του χάρτη στην επιλεγμένη κλίμακα επιλέγοντας ΕΚΤΕΛΕΣΗ. To κουμπί εντολών ΑΚΥΡΩΣΗ ή ΕΠΙΣΤΡΟΦΗ όπως αναφέρεται σε κάποιες άλλες φόρμες έχει ως αποτέλεσμα την απομάκρυνση της τρέχουσας φόρμας από την μνήμη του συστήματος ενώ ο κώδικας του συγκεκριμένου κουμπιού φαίνεται στο Εικόνα 8. Η γραμματική του προγραμματισμού για την Visual Basic for Applications στηρίζεται στην σύνταξη (Steven, 1998): Αντικείμενο.Ιδιότητα = τιμή ιδιότητας (π.χ. pmap.mapscale = ) Τέτοιου είδους σύνταξη ονομάζεται αντικειμενοστρεφής προγραμματισμός. Όταν εκτελείται ένα πρόγραμμα ακολουθεί μια ροή εκτέλεσης η οποία σχεδόν ποτέ δεν είναι γραμμική αλλά φθάνει σε κάποιο σημείο όπου πρέπει να παρθεί μια απόφαση με βάση τα δεδομένα. Τότε το πρόγραμμα πρέπει να αναλύσει τα δεδομένα, να αποφασίσει τι πρέπει να κάνει και να τρέξει το κατάλληλο τμήμα του κώδικα. Όταν ένα πρόγραμμα «σπάσει» την συνεχόμενη ροή εκτέλεσης και «πηδήξει» σε άλλο κλάδο του κώδικα η διαδικασία αυτή καλείται branching (Lou Tylee 1998). Τέτοιου είδους κώδικας όπου ανάλογα με τις προϋποθέσεις εκτελείται διαφορετικός κλάδος του προγράμματος εκτελεί και μια If/then πρόταση (Amundsen 2001). Για την φόρμα Ζουμ σε κλίμακα έχει γραφεί κώδικας μορφής if/then ο οποίος ανάλογα με ποιο πλαίσιο ελέγχου έχει επιλεχθεί π.χ. το πλαίσιο ελέγχου 53

54 1: (Εικόνα 8) τότε το πρόγραμμα πηγαίνει στον κλάδο του κώδικα όπου είναι αληθή αυτή η συνθήκη (Μe Value = true), εκτελεί των κώδικα που ακολουθεί (pmap.mapscale = ), ανανεώνει την οθόνη (p.activeview = Refresh) και επανασχεδιάζεται ο χάρτης σε κλίμακα 1: Τέλος δεν μπορούμε να μετακινηθούμε σε κάποια άλλη φόρμα είτε να εκτελέσουμε κάποια άλλη εργασία μέσα στο ArcG.I.S. εάν πρώτα δεν γίνει έξοδος από την φόρμα (η φόρμα είναι modal). Εικόνα 8: Η φόρμα «Ζουμ σε κλίμακα» και ο ανάλογος κώδικας Φόρμα Ζουμ στη λεκάνη Επιλέγοντας από το μενού Προβολή την εντολή «Ζοομ στη λεκάνη» έχει ως αποτέλεσμα να ενεργοποιείται η ακόλουθη υπορουτίνα (γραμμή 1 του κώδικα) την οποία έχουμε γράψει μέσα στην μεταβλητή ThisDocument. (1) Private Sub MapZoomLek_Click() (2) Load SearchLekani (3) SearchLekani.Show (4) End Sub να φορτώνει η φόρμα της Visual Basic «Αναζήτηση λεκάνης» (γραμμή 2) να εμφανίζεται η παραπάνω φόρμα (γραμμή 3) και να τελειώνει η υπορουτίνα αυτή (γραμμή 4) (Εικόνα 9). 54

55 Εικόνα 9: Η φόρμα αναζήτηση λεκάνης Η φόρμα «Αναζήτηση λεκάνης» έχει ως κύριο χαρακτηριστικό το πλαίσιο καταλόγου (list box) με τον κωδικό των λεκανών και τα ονόματα των λεκανών που μας επιτρέπει να κάνουμε την επιλογή της λεκάνης που επιθυμούμε κινούμενη στο πλαίσιο καταλόγου. Αφού επιλεχθεί η λεκάνη δίνεται η δυνατότητα, είτε να γίνει ζουμ στην λεκάνη επιλέγοντας το κουμπί εντολών «Εντοπισμός», είτε εξόδου επιλέγοντας το κουμπί εντολών «Ακύρωση». Δομή και λειτουργία του Κώδικα: Ξεκινώντας η φόρμα, από τις διαδικασίες των φορμών επιλέγουμε την αρχικοποίηση (initialize) με την βοήθεια της οποίας γίνεται απόδοση αρχικών τιμών στις μεταβλητές του προγράμματος, ώστε να εμφανίζονται οι αρχικές τιμές πριν ανοίξει η φόρμα. Έτσι πριν ανοίξει η φόρμα φορτώνουν δυο μεταβλητές mlayer και mfield. mlayer = Λεκάνες Το επίπεδο (Layer του ArcMap) το οποίο είναι ίσο με Λεκάνες mfield = KLek (Το πεδίο του πίνακα των ιδιοτήτων του θέματος το οποίο είναι ίσο με KLek και name το πεδίο που περιέχει την πληροφορία για το όνομα της λεκάνης). Στην συνέχεια εφαρμόζεται βρόχος μορφής For/Next ο οποίος έχει ως αποτέλεσμα την εκτέλεση ακολουθίας εντολών για ένα καθορισμένο αριθμό φορών. Ο βρόχος ξεκινάει με τον μετρητή i = 0 ως αρχική τιμή και ψάχνει να βρει από τα Layer του ArcMap (For i = 0 To pmap.layercount 1) (Ralston, 2004) τα οποία έχω προσθέσει στον πίνακα των περιεχομένων και τα έχω ταξινομήσει να δει αν το πρώτο Layer ικανοποιεί την συνθήκη που έχω ορίσει (If pmap.layer(i).name = mlayer) δηλαδή το όνομα του Layer είναι Λεκάνες. Αν δεν είναι συνεχίζει με βήμα ίσο με την μονάδα στο επόμενο επίπεδο μέχρι να βρει το Layer το οποίο ικανοποιεί την παραπάνω συνθήκη. 55

56 Όταν βρει το επίπεδο Λεκάνες το ορίζει ως τρέχων (Set player = pmap.layer(i)) και ακολούθως ψάχνει το πεδίο του πίνακα των ιδιοτήτων του θέματος (Attribute Table) το οποίο είναι ίσο με KLek (.SubFields = mfield). Το πεδίο αυτό περιέχει τα ονόματα των λεκανών απορροής που υπάρχουν στο Layer Λεκάνες και ακολουθεί αύξουσα ταξινόμηση των ονομάτων των λεκανών που υπάρχουν σε αυτό το πεδίο (.Ascending(mFIELD) = True) για όλες τις σειρές του πίνακα των ιδιοτήτων του Layer. Η διεργασία αυτή εκτελείται ώσπου όλες οι γραμμές του πίνακα να ταξινομηθούν με βάση το όνομα των λεκανών. Οι τιμές αυτές στην συνέχεια φορτώνονται στο πλαίσιο καταλόγου (ListBox1.AddItem (prow.value(prow.fields.findfield(mfield))). Αποτέλεσμα της παραπάνω διαδικασίας αρχικοποίησης είναι επιλέγοντας το κουμπί εντολών Ζουμ στην λεκάνη να εμφανίζεται η φόρμα Αναζήτηση λεκάνης όπου στο πλαίσιο καταλόγου υπάρχουν τα ονόματα των λεκανών απορροής ταξινομημένα κατά αλφαβητική σειρά. Από το παραπάνω πλαίσιο καταλόγου μπορούμε να επιλέξουμε μια λεκάνη απορροής και ενεργοποιώντας το κουμπί εντολών «Εντοπισμός» εκτελείται κώδικας (puid.value = "esriarcmapui.zoomtoselectedcommand") ο οποίος πραγματοποιεί ζουμ στην επιλεγμένη λεκάνη, ανανεώνει την οθόνη (pactiveview.partialrefresh) παρουσιάζοντας την επιλεγμένη λεκάνη απορροής. 56

57 5.4 Μορφομετρικά και υδρογραφικά χαρακτηρίστηκα Γενικά Η ακριβής γνώση όλων των υδρολογικών παραμέτρων είναι συστατικό απαραίτητο στην ορθολογική διαχείριση των υδάτινων πόρων (Καλλέργης 1986). Σύμφωνα με την βιβλιογραφία, τα σπουδαιότερα γνωρίσματα των λεκανών απορροής που εκφράζουν τη μορφομετρία τους είναι: το εμβαδό, η περίμετρος, η μορφή της λεκάνης, ο βαθμός στρογγυλομορφίας, το ελάχιστο, το μέγιστο και το μέσο υψόμετρο, η μέση κλίση της λεκάνης, το μέγιστο χειμαρρικό υψόμετρο και το μέγιστο ανάγλυφο: διαφορά μεγίστου-ελαχίστου υψομέτρου (πίνακας 2) (Κωτούλας 2001, Στεφανίδης 2004). Από υδρογραφική άποψη τα σημαντικότερα γνωρίσματα των λεκανών απορροής είναι η μορφή και η πυκνότητα του υδρογραφικού δικτύου, το μήκος και η μέση κλίση της κεντρικής κοίτης (πίνακας 2). Πίνακας 2: Moρφομετρικά και υδρογραφικά χαρακτηριστικά που μελετήθηκαν A/A Xαρακτηριστικά Σύμβολα Μονάδες Μορφομετρικά 1. Εμβαδό λεκάνης απορροής Ε Km 2 2. Μορφή λεκάνης απορροής - 3. Περίμετρος U Km 4. Βαθμός στρογγυλομορφίας Β Km 5. Ελάχιστο υψόμετρο Η min m 6. Μέγιστο υψόμετρο Η max m 7. Mέσο υψόμετρο Η med m 8. Μέγιστο χειμαρρικό υψόμετρο Η x m 9. Μέγιστο ανάγλυφο Η r m 10. Μέση κλίση λεκάνης J l % Υδρογραφικά 11. Μορφή υδρογραφικού δικτύου Πυκνότητα υδρογραφικού δικτύου D Km/Km Μήκος κεντρικής κοίτης L m 14. Μέση κλίση κεντρικής κοίτης J κ % 57

58 Moρφομετρικά χαρακτηριστικά (Στεφανίδης 1990): Εμβαδό ορεινής λεκάνης απορροής (area drainage basin) E (Κm 2 ): καθορίζεται από την επιφάνεια σε οριζόντια προβολή που περιβάλλει ο υδροκρίτης μέχρι την κοίτη εκκένωσης του ρεύματος. Ανάλογα με το μέγεθος τους οι λεκάνες απορροής χαρακτηρίζονται ως εξής: <10 Κm 2 Πολύ μικρές Κm 2 Μικρές Κm 2 Μέτριες Κm 2 Μεγάλες Κm 2 Αρκετά μεγάλες > 250 Κm 2 Πολύ μεγάλες Σχήμα λεκάνης απορροής (basin form): εκτιμάται εμπειρικά από το σχήμα που προσδίδει σ αυτήν ο υδροκρίτης της. Το σχήμα της λεκάνης επηρεάζει σε σημαντικό βαθμό την ταχύτητα συγκέντρωσης της απορροής, επομένως καθορίζει τη μορφή του υδρογραφήματος και έτσι το μέγεθος της μέγιστης υδατοπαροχής. Περίμετρος (perimeter) U (km): είναι το μήκος του υδροκρίτη της ορεινής λεκάνης απορροής. Βαθμός στρογγυλομορφίας, Β: υπολογίζεται από τον τύπο Β=Ε/U όπου Ε το εμβαδό της λεκάνης απορροής (Κm 2 ) και U η περίμετρος της λεκάνης απορροής (Km). Στρογγυλόμορφες λεκάνες οδηγούν σε γρήγορη συγκέντρωση του νερού και επομένως σε μεγαλύτερες υδατοπαροχές. Αντίθετα επιμήκεις λεκάνες απαιτούν μεγαλύτερο χρόνο συγκέντρωσης του νερού και γι αυτό με τις ίδιες συνθήκες εμφανίζουν μικρότερες παροχές. Ελάχιστο υψόμετρο (altitude minimum). Hmin (m): Είναι το υψόμετρο στο στόμιο της λεκάνης (λαιμός ή κοίτη εκκένωσης) δηλ. στην έξοδο του χειμμαρικού ρεύματος στην πεδινή περιοχή. Μέγιστο υψόμετρο (altitude maximum). Hmax (m): Είναι το μεγαλύτερο υψόμετρο της περιοχής της λεκάνης απορροής όπως αυτή καθορίζεται από τον υδροκρίτη της. Μέσο υψόμετρο (altitude mean). Hmin (m): Τα ελάχιστο, μέγιστο και μέσο υψόμετρο της λεκάνης απορροής παίζουν σημαντικό ρόλο σε σχέση με την αναμενόμενη βροχόπτωση και θερμοκρασία και την ποσότητα των κατακρημνισμάτων η οποία πέφτει με την μορφή του χιονιού (Wisler και Brater 1959). Yπολογίζεται από τον τύπο: 58

59 Hmed Σ( LiHi) = ΣL όπου: L i το μήκος της χωροσταθμικής καμπύλης (Km), H i το υψόμετρο της αντίστοιχης χωροσταθμικής καμπύλης (Km). Μέγιστο χειμαρρικό υψόμετρο (altitude torrential). Hx (m): είναι το υψόμετρο εκείνης της χωροσταθμικής καμπύλης, πάνω από την οποία η έκταση της λεκάνης είναι το 3-5% του συνολικού εμβαδού της. Μέγιστο ανάγλυφο ή υψομετρική διαφορά (relief), Hr(m): εκφράζει την υψομετρική διαφορά μεταξύ του μεγίστου και του ελαχίστου υψομέτρου. Μέση κλίση της λεκάνης (basin mean slope), Ji (%): Η μέση κλίση της λεκάνης απορροής έχει ένα σημαντικό και σύνθετο ρόλο σε σχέση με την διήθηση του νερού, την επιφανειακή διάβρωση, την εδαφική υγρασία καθώς και για την συνεισφορά των υπόγειων υδάτων στα επιφανειακά ύδατα. Αποτελεί δείκτη του δυναμικού της περιοχής, όσο μεγαλύτερη είναι η μέση κλίση, τόσο μεγαλύτερες είναι οι δυνάμεις της διάβρωσης οι οποίες ενεργούν στην λεκάνη απορροής. Επίσης τα ρέματα έχουν μεγαλύτερο βάθος σε εδάφη με υψηλή κλίση (Chorley κ.ά. 1984). Η μέση κλίση της λεκάνης υπολογίζεται από τον τύπο: ΔΗΣΙ Ji = 100 F όπου: ΔΗ η ισοδιάσταση των χωροσταθμικών καμπύλων (Κm) ΣΙ το άθροισμα των μηκών όλων των χωροσταθμικών της λεκάνης (Km), F το εμβαδό της λεκάνης απορροής (Κm 2 ): Υδρογραφικά χαρακτηριστικά (Στεφανίδης 1990): Μορφή υδρογραφικού δικτύου (network form): Η μορφή του υδρογραφικού δικτύου αντικατοπτρίζει την δομή και το πέτρωμα του υπεδάφους (Easterbrook 1969). Επιπρόσθετα η μορφή του υδρογραφικού δικτύου χρησιμοποιείται σε αρκετές μελέτες για να συμπεράνουμε την δομή του υπεδάφους. Ο προσδιορισμός της έγινε από τους ψηφιοποιημένους τοπογραφικούς χάρτες Πυκνότητα υδρογραφικού δικτύου (drainage density) D (km/km 2 ): Πυκνότητα υδρογραφικού δικτύου είναι ο λόγος του συνολικού μήκους των κλάδων μέσα σε μια λεκάνη προς το εμβαδό της παραπάνω λεκάνης απορροής και εκφράζει το μήκος του υδρογραφικού δικτύου στην μονάδα επιφανείας της λεκάνης. 59

60 Υπολογίζεται από τον τύπο: D = ΣL E όπου: ΣL το συνολικό μήκος των ρευμάτων της λεκάνης (Κm), E το εμβαδό της λεκάνης απορροής (km 2 ). Μήκος κεντρικής κοίτης (mainstream length), L (km): κεντρική κοίτη ενός χειμαρρικού ρεύματος είναι η κοίτη, που αρχίζει από τα χαμηλότερα σημεία της λεκάνης απορροής και φθάνει σχεδόν μέχρι τον υδροκρίτη στις ψηλότερες περιοχές. Έχει το μεγαλύτερο μήκος ή αποστραγγίζει την μεγαλύτερη επιφάνεια στον χώρο της λεκάνης. Μέση κλίση κεντρικής κοίτης (mainstream mean slope) Jk (%): Η κλίση της κεντρικής κοίτης επηρεάζει το μέγεθος της υδατοπαροχής και είναι σε απόλυτη συνάρτηση με την πυκνότητα του υδρογραφικού δικτύου και την μέση κλίση της λεκάνης απορροής (Hamadeh 1994). Υπολογίσθηκε από τον τύπο: Σ( L Js) Jk = ΣL όπου: L η οριζόντια απόσταση της κοίτης με ορισμένη σταθερή κλίση (m), Js η κλίση του παραπάνω τμήματος (%) Διαδικασία προσδιορισμού μορφομετρικών και υδρογραφικών χαρακτηριστικών Απαραίτητα επίπεδα Για τον υπολογισμό των μορφομετρικών και υδρογραφικών χαρακτηριστικών τα οποία αναλύσαμε προηγούμενα, θα πρέπει να έχει προηγηθεί η ψηφιοποίηση των χωροσταθμικών, του υδρογραφικού δικτύου και των λεκανών απορροής της περιοχής έρευνας (Σχήμα 2) (φύλλα χάρτη: Βιτολίτσε, Πρόμαχοι, Σκρά, Άρνισσα, Έδεσσα και Γιαννιτσά). Η ονοματολογία των παραπάνω επιπέδων καθώς και τα πεδία που πρέπει να περιέχουν καθορίσθηκαν στη μέθοδο έρευνας. Προετοιμασία υδρογραφικού δικτύου Το υδρογραφικό δίκτυο των λεκανών απορροής που έχουμε δημιουργήσει με την παραπάνω διαδικασία δεν περιέχει πληροφορία για την κλίση των ρεμάτων. Για να εφοδιάσουμε το υδρογραφικό δίκτυο με αυτού του είδους την πληροφορία εργαστήκαμε ως εξής: 60

61 Μετατρέψαμε τα ρέματα, σε τρισδιάστατες γραμμές με την εντολή, convert feature/ feature to 3d του 3d Αnalyst χρησιμοποιώντας το ψηφιακό μοντέλο εδάφους. Εκτελέσαμε την εντολή Υπολογισμός Κλίσεων στα ρέματα του μενού Επεξεργασίες έτσι ώστε να ενημερωθεί το πεδίο Slope του πίνακα των ιδιοτήτων του επιπέδου με την κλίση κάθε ευθύγραμμου τμήματος Ο διαχωρισμός των ρεμάτων σε κεντρική κοίτη και δευτερεύοντα ρέματα γίνεται χειροκίνητα αναθέτοντας τιμή 1 στο πεδίο Class για την κεντρική κοίτη και τιμή 2 δευτερεύοντα ρέματα. Ελάχιστο και μέγιστο υψόμετρο Η εφαρμογή από το επίπεδο των χωροσταθμικών καμπύλων υπολογίζει την τιμή της μέγιστης και της ελάχιστης καμπύλης ανά λεκάνη απορροής. Εάν όμως δεν συμπίπτουν οι τιμές αυτές με το ελάχιστο και το μέγιστο υψόμετρο, τότε πρέπει να μπούμε χειροκίνητα σε διαδικασία επεξεργασίας με την χρήση του ArcEditor και συμβουλευόμενοι το ψηφιακό μοντέλο εδάφους να προσθέσουμε ισουψείς στο επίπεδο των χωροσταθμικών στις θέσεις του ελάχιστου και του μέγιστου υψομέτρου και στην συνέχεια να εκτελεστεί ο οδηγός προσθήκης επιπρόσθετων πεδίων. 61

62 D # D2264 D 2000 #0 #0 #0 D D1704 #0 8 Προσήλιον D D #0 9 Μυρόρρεμα # D805 #0 #0 #0 #0 D #0 #0 #0 #0 #0 10 Σωσίτσα #0 11 Μελισσότοπος D1096 #0 #0 #0 D1131 Τσάκοι Όρμα # D #0 757 D Μεγαπλάτανος #0 7 D # D 900 D Ασπροπόταμος D 2151 D D #0 D 245 Πολυκάρπιον D D285 D #0 D D D Ξεροπόταμος D666 D588 D D #0 # Σαρακηνοί D D D D D D D D D469 4 D441 D 5D Καμίνια D D D D #0 #0 #0 Γρηάς D911 D 1963 D1251 D845 D D Αψαλος 3 #0 506 Μαργαρίτας 2 D #0 807 D554 Ανώνυμο D633 D ² Λουτράκιον #0 Λυκόστομον 1500 Πρόμαχοι #0 D # #0 Πιπεριαί 1 Πεδινή διαδρομή #0 200 #0 # Ανω Γαρέφειον Σωσάνδρα #0 #0 12 Ασπρόρρεμα Δωροθέα # D D Βορεινόν Ξιφιανή Αλωρος 100 D D263 D # D D Χρυσή D #0 D322 #0 D D255 #0 D438 D Παραμαγούλα D Μηλέα Εξαπλάτανος D D #0 300 # D # D #0 #0 #0 #0 #0 18 Ξηροπόταμος # Θηριόπετρα Φούστανη 520 Φιλώτεια Κρανέα Νερόμυλοι Ίδα 263 Κωνσταντία #0 D564 D 500 #0 #0 781 D D 16 Καθαρόρρεμα D1055 D D Βαθύ Dνερό D D Νότια Θεοδωράκειον #0 #0 15 Λεπτοκαρυάς D978 D1362 D1207 D Καραβίδια # #0 663 Περίκλεια Αρχάγγελος #0 800 D # # ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ ΣΧΟΛΗ ΔΑΣΟΛΟΓΙΑΣ ΚΑΙ ΦΥΣΙΚΟΥ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ ΤΟΜΕΑΣ ΔΑΣΟΤΕΧΝΙΚΩΝ ΚΑΙ ΥΔΡΟΝΟΜΙΚΩΝ ΕΡΓΩΝ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΔΙΕΥΘΕΤΗΣΗΣ ΟΡΕΙΝΩΝ ΥΔΑΤΩΝ ΘΕΜΑ ΕΡΕΥΝΑΣ: ΕΠΙΒΛΕΠΩΝ: ΣΥΝΤΑΚΤΗΣ: ΤΙΤΛΟΣ ΧΑΡΤΗ: ΟΡΘΟΛΟΓΙΚΗ ΔΙΑΧΕΙΡΙΣΗ ΛΕΚΑΝΩΝ ΑΠΟΡΡΟΗΣ ΜΕ ΤΗΝ ΑΝΑΠΤΥΞΗ ΓΕΩΓΡΑΦΙΚΟΥ ΣΥΣΤΗΜΑΤΟΣ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΩΝ Δρ. Στεφανίδης Παναγιώτης M.Sc Μυρωνίδης Δημήτριος Χάρτης υδρογραφικού δικτύου Kλίμακα: 1: Σχήμα: 2 YΠΟΜΝΗΜΑ Υπόμνημα Όρια Λεκανών απορροής Όρια οικισμών Κεντρική κοίτη ρεμάτων Δευτερεύουσα κοίτη ρεμάτων Kilometers Προφήτης Ηλίας

63 Καθορισμός ισοδιάστασης Επιλέγοντας από το μενού Επεξεργασίες/Καθορισμός ισοδιάστασης εμφανίζεται η ακόλουθη φόρμα (Εικόνα 10), η οποία μας προτρέπει να ορίσουμε την ισοδιάσταση των χωροσταθμικών καμπυλών. Εικόνα 10: Ορισμός ισοδιάστασης χωροσταθμικών καμπυλών Υπολογισμός του μέγιστου χειμαρρικού υψομέτρου Επιλέγοντας από το μενού Επεξεργασίες/Μέγιστο χειμαρρικό υψόμετρο εμφανίζεται η ακόλουθη φόρμα (Εικόνα 11), η οποία μας προτρέπει να καταδείξουμε τα πολύγωνα τα οποία θέλουμε να συμμετάσχουν στον υπολογισμό του μέγιστου χειμαρρικού υψομέτρου. Εικόνα 11: Η φόρμα κατάδειξης των πολυγώνων Επιλέγοντας το πρώτο πολύγωνο εμφανίζεται η φόρμα της εικόνας 12, η οποία μας πληροφορεί για τα εμβαδά της λεκάνης και του επιλεγμένου τμήματος καθώς και για το ελάχιστο υψόμετρο της χωροσταθμικής. Εικόνα 12: Τα επιλεγμένα τμήματα και το ποσοστό συμμετοχής τους στην λεκάνη απορροής 63

64 Μπορούμε να συνεχίσουμε την καταμέτρηση επιλέγοντας και άλλα εμβαδά κρατώντας το πλήκτρο Shift πατημένο, είτε να επιλέξουμε να σταματήσουμε την καταμέτρηση. Σε αυτήν την περίπτωση εμφανίζεται νέα φόρμα (Εικόνα 13) η οποία μας ενημερώνει για την τιμή του μέγιστου χειμαρρικού υψομέτρου η οποία μπορεί να καταχωρηθεί είτε να πραγματοποιήσουμε έξοδο από την διαδικασία. Εικόνα 13: Η τιμή του Μέγιστου Χειμαρρικού Υψομέτρου Δημιουργία επιπρόσθετων πεδίων Επιλέγοντας την εντολή Επεξεργασίες/Προετοιμασία επιπέδου λεκανών (εικ. 14) εμφανίζεται κυλιόμενο πλαίσιο το οποίο μας ενημερώνει για τα διαθέσιμα πολυγωνικά επίπεδα που υπάρχουν ώστε να επιλέξουμε το επίπεδο των λεκανών απορροής. Ακολούθως εάν επιλέξουμε το κουμπί εντολών Εκτέλεση θα δημιουργηθούν στον πίνακα των ιδιοτήτων του θέματος πεδία όπου στην συνέχεια θα αποθηκευτούν τα αποτελέσματα από τον προσδιορισμό των μορφομετρικών και υδρογραφικών χαρακτηριστικών, των μέγιστων αναμενόμενων υδατοπαροχών, οι τιμές της υποβάθμισης και της στερεομεταφοράς, καθώς και όλοι οι απαραίτητοι συντελεστές όπως τους έχουμε καθορίσει. Εικόνα 14: Η προετοιμασία του επιπέδου των λεκανών 64

65 5.4.3 Δομή και λειτουργία του κώδικα Προετοιμασία υδρογραφικού δικτύου Οι υπορουτίνες της εφαρμογής αποτελούνται από τα κουμπιά εντολών Υπολογισμός και Επιστροφή καθώς και μιας ράβδου προόδου. Επιλέγοντας το κουμπί εντολών «Υπολογισμός» Ερευνάται στην λίστα με τα ονόματα των Layer το επίπεδο Υψομετρικές ζώνες Set pflayer = FindLayer2("Ρέματα") και ο πίνακας των ιδιοτήτων του συγκεκριμένου θέματος. Χρησιμοποιώντας το ArcObject esriselectionresultnew (το οποίο δημιουργεί μια νέα επιλογή), επιλέγουμε το σύνολο του υδρογραφικού δικτύου Ενεργοποιείται η προέκταση του ArcEditor (object.startediting) Με βάση το ArcObject, ISegment (Segment ορίζεται το πρόγραμμα την ευθεία που ενώνει δυο σημεία) ορίζει ως μεταβλητές τις συντεταγμένες αρχής και τέλους κάθε ευθείας (x,y,z) Eκτελείται βρόγχος μορφής Do/Until για κάθε γραμμή του πίνακα των ιδιοτήτων του υδρογραφικού δικτύου ο οποίος: - βρίσκει τις συντεταγμένες μεταξύ όλων των σημείων της ευθείας - Η τιμή της απόστασης μεταξύ των σημείων είναι καταχωρημένη στο πεδίο Shape_Length - Η τιμή της υψομετρικής διαφοράς μεταξύ αρχή και τέλους κάθε ευθείας προκύπτει ως διαφορά των συντεταγμένων z για την ίδια ευθεία - Η κλίση υπολογίζεται ως επί τοις εκατό διαφορά του υψομέτρου μιας ευθείας προς το μήκος της ευθείας Η τιμές που υπολογίζονται με αυτόν τον τρόπο αποθηκεύονται στο πεδίο Slope που έχουμε δημιουργήσει στον πίνακα των ιδιοτήτων του Υδρογραφικού δικτύου. Όσο διαρκεί ο παραπάνω βρόγχος εμφανίζεται γραμμή κατάστασης η οποία δείχνει την πρόοδο του βρόγχου ενώ με την ολοκλήρωση της διαδικασίας εμφανίζεται παράθυρο μηνύματος το οποίο μας ενημερώνει για την ολοκλήρωση της διαδικασίας. Επιλέγοντας το κουμπί εντολών «Επιστροφή» εκτελείται η λειτουργία της αποφόρτισης της φόρμας από την μνήμη του συστήματος Ορισμός ισοδιάστασης χωροσταθμικών καμπυλών Επιλέγοντας από το μενού Επεξεργασίες το κουμπί εντολών Ορισμός Ισοδιάστασης και προτού εμφανιστεί η φόρμα, πραγματοποιείται διαδικασία 65

66 αρχικοποίησης η οποία με την χρήση της μεθόδου Additem προσθέτει τιμές στο κυλιόμενο πλαίσιο για διάφορα μεγέθη ισοδιάστασης των χωροσταθμικών καμπύλων (2,4,20,50,100,200,500). Όταν εμφανιστεί στην συνέχεια η φόρμα και επιλέξει ο χρήστης μια τιμή ισοδιάστασης για τις χωροσταθμικές καμπύλες, τότε η τιμή αυτή αποθηκεύεται με την χρήση της συνάρτησης SET στο αρχείο "Parameters.txt" το οποίο είναι αποθηκευμένο στον ίδιο φάκελο με την εφαρμογή. Υπολογισμός του Μέγιστου χειμαρρικού υψομέτρου Επιλέγοντας από το μενού Επεξεργασίες/Μέγιστο χειμαρρικό υψόμετρο εκτελείται αρχικά η ακόλουθη διαδικασία: Στον πίνακα των ιδιοτήτων των θεμάτων ο οποίος παρουσιάζει τα επίπεδα που υπάρχουν στον χάρτη ενεργοποιούνται τα επίπεδα Χωροσταθμικές(100), Όρια λεκανών και Υψομετρικές ζώνες ενώ όλα τα υπόλοιπα επίπεδα απενεργοποιούνται Ερευνάται στην λίστα των επιπέδων το επίπεδο Υψομετρικές ζώνες. Εάν υπάρχει τότε ορίζεται μέθοδος για το επίπεδο αυτό η selectable, δηλαδή να μπορεί το πρόγραμμα και να διαβάσει και να γράψει σε αυτό το επίπεδο. Πραγματοποιείται γεωμετρικό ερώτημα διασταύρωσης μεταξύ του σημείου που στοχεύουμε και του επίπεδου των υψομετρικών ζωνών με την χρήση του αντικειμένου των ArcObjects esrispatialrelintersects. Με την χρήση συνάρτηση If/then εάν δεν υπάρχουν υψομετρικές ζώνες στο σημείο που επιλέξαμε με τον δείκτη του ποντικιού εμφανίζεται μήνυμα το οποίο μας ενημερώνει ότι δεν υπάρχει λεκάνη απορροής. Εάν υπάρχουν διαβάζει την τιμή των πεδίων που αναφέρονται στο όνομα της λεκάνης απορροής και στο εμβαδό της. Με χρήση συνάρτησης μορφής If/then, επιλέγουμε με τον δείκτη του ποντικιού πολύγωνα και ταυτόχρονα κρατώντας πατημένο το πλήκτρο shift, προσθέτουμε και άλλα πολύγωνα στην επιλογή. Για τα επιλεγμένα πολύγωνα υπολογίζει το εμβαδό ως σύνολο των επιλεγμένων και διαιρείται με το εμβαδό της λεκάνης απορροής. Επίσης για τα επιλεγμένα τμήματα εφαρμόζοντας την συνάρτηση min, υπολογίζει την ελάχιστη τιμή που υπάρχει στο πεδίο UPH των υψομετρικών ζωνών και η οποία καθορίζει το ελάχιστο υψόμετρο των επιλεγμένων τμημάτων. Με χρήση πλαισίων μηνυμάτων ενημερωνόμαστε για τις παραπάνω τιμές και εκτελείται ερώτημα σχετικά με την καταχώρηση ή μη της τιμής του Μέγιστου χειμαρρικού υψομέτρου. Ανάλογα με την απάντηση στο πλαίσιο μηνυμάτων 66

67 καταχωρείται ή όχι η τιμή της χωροσταθμικής στο επίπεδο των λεκανών απορροής στο πεδίο maxxeim. Δημιουργία επιπρόσθετων πεδίων Οι υπορουτίνες της δημιουργίας επιπρόσθετων πεδίων αποτελούνται από τα κουμπιά εντολών Εκτέλεση και Επιστροφή καθώς και μιας ράβδου προόδου. Επιλέγοντας από το μενού Επεξεργασίες/Προετοιμασία επιπέδου λεκανών και πριν γίνει η εκκίνηση της φόρμας και γίνει ορατή, πραγματοποιείται η ακόλουθη διεργασία (αρχικοποίηση): Πραγματοποιείται καταμέτρηση των επιπέδων (For i = 0 To pmap.layercount 1) και γίνεται έλεγχος πια από τα επίπεδα είναι δομημένα με τοπολογία πολυγώνου (If pfc.shapetype = esrigeometrypolygon Then) και αυτά προστίθενται στην κυλιόμενη λίστα. Αν στην λίστα των ονομάτων των επιπέδων υπάρχει επίπεδο με το όνομα Λεκάνες, τότε το κυλιόμενο πλαίσιο εμφανίζει το επίπεδο αυτό ως προεπιλογή. Αν δεν υπάρχει επίπεδο λεκάνες, τότε ορίζει ως τρέχων επίπεδο αυτό που θα επιλέξουμε από την κυλιόμενη λίστα. Με την χρήση της συνάρτησης Call καλούμε την μέθοδο Addfield με την οποία ορίζουμε τα ονόματα των πεδίων τα οποία θα προσθέσουμε, το είδος των δεδομένων που θα περιέχουν καθώς και το μέγεθος τους. Όσο διαρκεί η παραπάνω διαδικασία εμφανίζεται ράβδος προόδου. Υπολογισμός των μορφομετρικών και υδρογραφικών χαρακτηριστικών Αφού ολοκληρώθηκαν οι παραπάνω τρεις διαδικασίες, από το μενού Αναλύσεις/Μορφομετρικά στοιχεία λεκανών υπολογίζονται τα μορφομετρικά και υδρογραφικά χαρακτηριστικά των λεκανών απορροής επιλέγοντας το κουμπί εντολών «Καταμέτρηση» (Εικ. 6). Ακολούθως εάν επιλεχθεί το κουμπί εντολών «Εκτύπωση», τότε τα αποτελέσματα της καταμέτρησης εξάγονται στο Excel σε κατάσταση προεπισκόπησης εκτύπωσης. Τέλος επιλέγοντας «Επιστροφή» να επιστρέφουμε στο περιβάλλον του ArcMAP. 67

68 Εικόνα 15: Το μενού Αναλύσεις και τα μορφομετρικά και υδρογραφικά χαρακτηριστικά Ορίζουμε ως δημόσιες μεταβλητές (Public) όλα τα μορφομετρικά και υδρογραφικά χαρακτηριστικά μιας και μεταβάλλονται από λεκάνη σε λεκάνη απορροής. Ο ορισμός ως δημόσιας μιας μεταβλητής, έχει ως στόχο η συγκεκριμένη μεταβλητή να καλείται από οποιαδήποτε σημείο του προγράμματος παρέχοντας πρόσβαση σε αυτήν την μεταβλητή σε όλες τις ρουτίνες και υπορουτίνες. Επιλέγοντας από το μενού Αναλύσεις/Μορφομετρικά στοιχεία Λεκανών πριν γίνει η εκκίνηση της φόρμας και γίνει ορατή, πραγματοποιείται η ακόλουθη διεργασία: Ψάχνει στην λίστα με τα ονόματα των Layer να βρει το επίπεδο Υψομετρικές ζώνες Set pflayer = FindLayer2("Λεκάνες") Στον πίνακα των ιδιοτήτων του επιπέδου ψάχνει να βρει το πεδίο «KLEK» το οποίο περιέχει τα ονόματα των λεκανών απορροής και εκτελεί βρόγχο μορφής Do/Until. Για κάθε γραμμή του πίνακα των ιδιοτήτων του θέματος καταμετρούνται τα ονόματα των λεκανών που υπάρχουν στο πεδίο αυτό και εμφανίζονται στην στήλη Β2(Ονομασία Λεκάνης απορροής). Αμέσως μόλις τελειώνουν τα ονόματα των λεκανών εισάγουμε την συνάρτηση SUM του Excel η οποία αθροίζει τα εμβαδά των επιμέρους λεκανών απορροής. Me.Spreadsheet1.Range("F").Formula = "=SUM(F") Το αποτέλεσμα της παραπάνω διαδικασίας είναι με την εκκίνηση της φόρμας να εμφανίζονται τα ονόματα των λεκανών απορροής. Επιλέγοντας «Καταμέτρηση» Απομακρύνονται από το φύλλο του Excel προηγούμενα δεδομένα για τις στήλες Ε ως F. Ερευνάται στην λίστα με τα ονόματα των Layer το επίπεδο Λεκάνες και ο πίνακας των ιδιοτήτων του συγκεκριμένου θέματος. 68

69 Εμφανίζεται γραμμή προόδου των διεργασιών η οποία μας δείχνει την πρόοδο το βρόγχου τον οποίο πρόκειται να εκτελέσουμε ακολούθως. Για όλες τις εγγραφές του πίνακα των λεκανών απορροής υπολογίζονται: Από το επίπεδο των λεκανών απορροής - Εμβαδό λεκάνης, ως o λόγος του πεδίου Shape_Area / Μήκος υδροκρίτη, ως ο λόγος του πεδίου Perimeter/ Βαθμός στρογγυλομορφίας, ως ο λόγος των πεδίων Shape_Area/Perimeter Από το επίπεδο των χωροσταθμικών - Το ελάχιστο υψόμετρο, ως η ελάχιστη τιμή από το επίπεδο των χωροσταθμικών mminelev = Min_Feature_Field("Χωροσταθμικές (100)", "ELEV") - Το μέγιστο υψόμετρο, ως η μέγιστη τιμή από το επίπεδο των χωροσταθμικών - Το μέσο υψόμετρο ως το γινόμενο των του μήκους των χωροσταθμικών επί το υψόμετρο του προς το συνολικό μήκος των χωροσταθμικών - Η μέση κλίση, ως το γινόμενο του μήκους των χωροσταθμικών επί την ισοδιάσταση προς το συνολικό εμβαδό των λεκανών απορροής Από το επίπεδο των Ρεμάτων - Το μήκος της κεντρικής κοίτης, αφού επιλέξουμε εκείνα τα οποία τα χαρακτηρίσαμε ως κεντρική κοίτη δίνοντας τιμή 1. Call Select_From_Set("Ρέματα", "CLASS = 1") Ενώ με μια έκφραση μορφής If/then Else ανάλογα με το μέγεθος της λεκάνης λαμβάνεται ο χαρακτηρισμός της λεκάνης (if Area < 10 Then Xar = Μικρή ) Όσο διαρκεί η παραπάνω διεργασία εμφανίζεται μπάρα προόδου ενώ με το τέλος της διεργασίας αποφορτώνεται η φόρμα από την μνήμη του προγράμματος. Επιλέγοντας το κουμπί εντολών «Εκτύπωση», τα δεδομένα του φύλλου Excel το οποίο έχει ενσωματωθεί μέσα στην εφαρμογή του ArcG.I.S. αντιγράφονται από την στήλη Β2 έως την στήλη Q Me.Spreadsheet1.Range("B2:Q").Copy επικολλούνται στο πρώτο φύλλο ενός βιβλίου του Microsoft Excel, με αρχικό σημείο επικόλλησης το κελί Α1. wsheet.range("a1").pastespecial (xlpasteall) γίνεται ορατό το βιβλίο εργασίας appexcel.visible = True 69

70 προβάλλονται τα δεδομένα σε κατάσταση προεπισκόπησης εκτύπωσης. appexcel.worksheets.printpreview Επιλέγοντας το κουμπί εντολών «Επιστροφή» εκτελείται η λειτουργία της αποφόρτισης της φόρμας από την μνήμη του συστήματος Στην συνέχεια στον πίνακα 3 παρουσιάζονται τα μορφομετρικά και υδρογραφικά χαρακτηρίστηκα όπως προέκυψαν από την εκτέλεση του προγράμματος. 70

71 Πίνακας 3: Τα μορφομετρικά και υδρογραφικά χαρακτηριστικά των χειμαρρικών ρευμάτων της περιοχής έρευνας. Ονομασία Μήκος Mέση Εμβαδό Μήκος Βαθμός Υψόμετρα Μέγιστο Μέση Πυκνότητα κεντρι- κλίση Α/Α Χειμαρρικού Μέγιστο υδρογρ. κής κεντρ. Λεκάνης Υδροκρίτη Στρογγ. Ελάχιστο Μέγιστο Μέσο Χειμαρρικό ανάγλυφο κλίση δικτύου κοίτης κοίτης Ρεύματος Ε U B Hmin Hmax Hmed Hx Hr Ji D L Jk Km 2 Km Km m m m m m % Km/Km 2 Km % (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) (9) (10) (11) (12) (13) (14) 1 Πεδινή διαδρομή - 2 Ανώνυμο 6,24 10,39 0,60 200,00 517,00 355,90 500,00 317,00 27,8 % 3,03 3,84 8,20 3 Μαργαρίτας 27,19 22,66 1,20 200,00 807,00 438,50 800,00 607,00 32,0 % 2,98 10,19 5,60 4 Καμίνια 11,47 17,65 0,65 235, ,00 579, ,00 877,00 26,3 % 2,44 8,94 8,80 5 Γρηάς 16,32 20,15 0,81 300, , , , ,00 34,1 % 2,36 9,80 14,10 6 Ξεροπόταμος 8,02 17,67 0,45 300, ,00 921, , ,00 38,4 % 3,03 9,79 15,00 7 Όρμας 68,51 36,17 1,89 400, , , , ,00 48,4 % 2,55 14,49 13,40 8 Προσήλιον 38,24 30,35 1,26 387, , , , ,00 61,3 % 3,01 12,20 14,40 9 Μυρόρρεμα 18,72 23,44 0,80 400, , , , ,00 47,0 % 2,49 10,13 13,40 10 Σωσίτσα 40,42 26,14 1,55 267, , , , ,00 49,3 % 2,61 11,22 13,20 11 Μελισσότοπος 93,62 46,73 2,00 300, , , , ,00 49,2 % 3,19 21,33 7,00 12 Ασπρόρρεμα 47,11 38,11 1,24 300, , , , ,00 49,2 % 2,44 13,75 8,70 13 Παραμαγούλα 22,12 20,21 1,09 375, , , , ,00 50,6 % 2,54 8,16 20,10 14 Καραβίδια 155,55 61,11 2,55 300, , , , ,00 33,6 % 2,21 26,33 6,70 15 Λεπτοκαρυάς 11,65 16,63 0,70 300, ,00 775, ,00 935,00 39,7 % 3,03 6,81 12,70 16 Καθαρόρρεμα 17,02 16,62 1,02 300, ,00 843, , ,00 44,0 % 2,45 7,80 12,60 17 Βαθύ νερό 18,60 20,70 0,90 300, ,00 827, , ,00 44,1 % 2,33 8,11 12,60 18 Ξηροπόταμος 16,00 22,86 0,70 200, ,00 695, , ,00 34,3 % 2,36 10,33 9,80 71

72 Μια άλλη σημαντική διεργασία του προγράμματος αποτελεί η εξαγωγή μορφομετρικών και υδρογραφικών χαρακτηριστικών για μια μεμονωμένη λεκάνη απορροής. Έτσι, από το μενού ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΕΣ επιλέγουμε την εντολή Μορφομετρικά Υδρογραφικά χαρακτ. φορτώνει ανάλογο εργαλείο και αφού επιλεχθεί η λεκάνη απορροής εμφανίζεται η παρακάτω φόρμα (Εικόνα 16) η οποία περιέχει τα μορφομετρικά και υδρογραφικά χαρακτηρίστηκα της συγκεκριμένης λεκάνης απορροής. Εάν δεν επιλέξουμε λεκάνη απορροής τότε εμφανίζεται παράθυρο πληροφόρησης από το οποίο ενημερωνόμαστε ότι δεν εμφανίζεται λεκάνη απορροής στο συγκεκριμένο σημείο. Εάν επιλέξουμε λεκάνη απορροής τότε στα διάφορα πλαίσια κειμένου εμφανίζονται οι τιμές των διαφόρων μορφομετρικών και υδρογραφικών χαρακτηριστικών. Εικόνα 16: Τα μορφομετρικά και υδρογραφικά χαρακτηριστικά της λεκάνης του Χ.Ρ. Ξεροπόταμου Δομή και λειτουργία του κώδικα. H δομή του κώδικα αποτελείται του συγκεκριμένου εργαλείου αποτελείται από δυο κουμπιά εντολών Εκτύπωση και Επιστροφή : Πραγματοποιείται αναζήτηση στην λίστα με τα ονόματα των Layer για το επίπεδο Λεκάνες και ορίζεται ως τρέχων επίπεδο. Αλλάζει ο δείκτης του ποντικιού και μας επιτρέπει να χτυπήσουμε στον χάρτη και στο σημείο που θα χτυπήσoυμε θα πραγματοποιηθεί κυκλικός έλεγχος σε 72

73 απόσταση ίση με το 0,005 του ενεργού γραφικού περιβάλλοντος που έχουμε ορατό εκείνη την στιγμή στην οθόνη μας για την εύρεση λεκάνης απορροής. Πραγματοποιεί τους ίδιους δυναμικούς υπολογισμούς για τον προσδιορισμό των μορφομετρικών και υδρογραφικών χαρακτηριστικών. Η παραπάνω φόρμα της Visual Basic περιέχει δυο κουμπιά εντολών. Tο κουμπί Επιστροφή με την χρήση του οποίου γίνεται κλείσιμο της φόρμας και αποφόρτωση της φόρμας από την μνήμη του προγράμματος και το κουμπί εκτύπωση το οποίο προκαλεί την εξαγωγή σε πίνακα του Microsoft Word των μορφομετρικών και υδρογραφικών χαρακτηριστικών. Μέσα στον φάκελο στον οποίο υπάρχει η εφαρμογή υπάρχουν διάφορα πρότυπα εγγράφων του Microsoft Word, ένα από αυτά ονομάζεται "Morfometrika_Ydrografika.dot". Μέσα στο έγγραφο αυτό υπάρχει ένας κενός δημιουργημένος πίνακας με 14 στήλες και 5 γραμμές. Επιλέγοντας εκτύπωση προκαλείται η έξοδος των δεδομένων στην πέμπτη γραμμή του πίνακα και στις αντίστοιχες στήλες. Θα πρέπει να προσεχθεί ιδιαίτερα, ότι δεν πρέπει να μεταβληθούν οι θέσεις των γραμμών και των στηλών, διότι κάθε μορφομετρικό και υδρογραφικό χαρακτηριστικό εξάγεται σε συγκεκριμένη γραμμή και στήλη του πίνακα (π.χ. η μέση κλίση της λεκάνης απορροής εξάγεται στο κελί που βρίσκεται στην πέμπτη γραμμή και στην ενδέκατη στήλη). Το τελικό αποτέλεσμα αποθηκεύεται σε ένα αρχείο Microsoft Word (temp1.doc) μέσα στον ίδιο φάκελο που βρίσκεται και η εφαρμογή. Για την ορθή λειτουργία της εφαρμογής ώστε να μπορέσουν τα δεδομένα να εξαχθούν από την φόρμα μορφομετρικά και υδρογραφικά χαρακτηριστικά στο temp1.doc και να μην υπάρχουν προβλήματα λόγο κρατήματος στοιχείων όταν θα επιλέξουμε κάποια άλλη λεκάνη, δημιουργούμε μια προσωρινή φόρμα η οποία καλείται μεσολαβητής και η οποία κάθε φορά που φορτώνει το πρόγραμμα με άλλα στοιχεία παίρνει τα στοιχεία της φόρμας που έχουμε δώσει. Θα πρέπει να σημειώσουμε ότι τα μεγέθη των μορφομετρικών και υδρογραφικών χαρακτηριστικών τα οποία υπολογίζονται με την χρήση των εντολών του Arc/G.I.S. συμπίπτουν με αυτά που υπολογίζονται με την εφαρμογή που αναπτύξαμε με την χρήση της Visual Basic και τον Map Objects. Από τα μορφομετρικά και υδρογραφικά χαρακτηριστικά που προαναφέρθηκαν όλα σχεδόν είναι ποσοτικά εκτός της μορφή των λεκανών απορροής και της μορφής των υδρογραφικών δικτύων τα οποία έχουν ποιοτικό χαρακτήρα και αποδίδονται περιγραφικά. Σ ότι αφορά τα ποιοτικά υδρογραφικά χαρακτηριστικά εργαστήκαμε ως εξής (Κωτούλας 1998): 73

74 Για την μορφή των λεκανών απορροής: ακολούθησε η κατάταξη κατά Gavrilovic που είναι η μόνη που ταξινομεί ορεινές λεκάνες απορροής χειμαρρικών ρευμάτων με βάση την μορφή τους. Αυτή προέβλεπε τέσσερις τύπους που δίνονται στο σχήμα 3. Σχήμα 3: Τυπικές μορφές λεκανών απορροής κατά Gavrilovic (1972) ( Κωτούλας 1990) Για την μορφή του υδρογραφικού δικτύου διαπιστώσαμε σ ότι αφορά τα υδρογραφικά δίκτυα των ορεινών λεκανών απορροής της περιοχής έρευνας, ότι από τις παραπάνω μορφές απαντώνται μόνο δυο μορφές υδρογραφικών δικτύων: η δενδριτική μορφή και η σύνθετη παράλληλη και δενδριτική μορφή (Way 1978) (Σχ.4): Σχήμα 4: Εμφανιζόμενες μορφές υδρογραφικών δικτύων Τα αποτελέσματα της εργασίας μας για τις κατατάξεις των μορφών των λεκανών και των υδρογραφικών τους δικτύων παρουσιάζονται στον πίνακα 4: 74

75 Πίνακας 4: Τα ποιοτικά χαρακτηριστικά των λεκανών απορροής. Ονομασία Μορφή λεκανών Μορφή υδρογραφικού A/Α Χειμαρρικού απορροής κατά δικτύου κατά Ρεύματος Gavrilovic Σωτηριάδη Ψιλοβίκου Πεδινή διαδρομή Ανώνυμο Γ Δ 3 Μαργαρίτας Α Π+Δ 4 Καμίνια Α Π+Δ 5 Γρηάς Α Π+Δ 6 Ξεροπόταμος Δ Π+Δ 7 Όρμας Γ Π+Δ 8 Προσήλιον Α Π+Δ 9 Μυρόρρεμα Δ Π+Δ 10 Σωσίτσα Γ Π+Δ 11 Μελισσότοπος Β Δ 12 Ασπρόρρεμα Α Π+Δ 13 Παραμαγούλα Α Π+Δ 14 Καραβίδια Α Δ 15 Λεπτοκαρυάς Α Δ 16 Καθαρόρρεμα Γ Π+Δ 17 Βαθύ νερό Δ Π+Δ 18 Ξηροπόταμος Δ Π+Δ Από τον παραπάνω πίνακα όσον αφορά την μορφή των λεκανών της περιοχής έρευνας κατά Gavrilovic προκύπτει ότι: - οκτώ λεκάνες ανήκουν στον τύπο Α - μία στον τύπο Β, - από τέσσερις λεκάνες εμφανίζονται στους τύπους Γ και Δ Όσον αφορά την μορφή του υδρογραφικού δικτύου υπερισχύει η παράλληλη και δενδριτική μορφή μιας και 13 λεκάνες είναι αυτής της μορφής ενώ τέσσερις λεκάνες είναι δενδριτικής μορφής. 75

76 5.5 Προσδιορισμός του χειμαρρικού περιβάλλοντος (δυναμικού) και χειμαρρικού τύπου Οι παράγοντες χειμαρρικότητας Όπως αναφέραμε και στην εισαγωγή ο τρόπος και η διαδικασία κίνησης του απορρέοντος νερού εξαρτάται από τέσσερις βασικούς παράγοντες οι οποίοι δημιουργούν για κάθε υδρογραφική μονάδα (λεκάνη απορροής) ή ευρύτερη περιοχή ένα συγκεκριμένο χειμαρρικό περιβάλλον (δυναμικό). Οι βασικοί φυσικοί παράγοντες χειμαρρικότητας μιας περιοχής είναι οι εξής: ανάγλυφο, κλίμα, γεωλογικό υπόθεμα και βλάστηση (Κωτούλας 1972, Στεφανίδης 1990). Ως χειμαρρικότητα χαρακτηρίζεται η εκδήλωση χειμαρρικών φαινομένων από τα ρέματα. Τα είδη των παραπάνω φαινομένων είναι (Κωτούλας 1998α): - οι διαβρώσεις, οι αποσαθρώσεις, οι γεωκατακρημνίσεις και οι γεωλισθήσεις με τις οποίες παράγονται φερτά υλικά. - οι πλημμυρικές παροχές με τις οποίες διακινούνται τα παραχθέντα υλικά - οι προσχώσεις των φερτών υλικών - οι ελάχιστες ή μηδενικές παροχές κατά την θερινή περίοδο Η ένταση με την οποία εκδηλώνονται εκφράζει το βαθμό χειμαρρικότητας των ρεμάτων. Οι προαναφερθέντες παράγοντες ερευνήθηκαν τόσο για το σύνολο της περιοχής όσο και για κάθε χειμαρρικό ρεύμα ξεχωριστά. Ειδικότερα όσο αναφορά το ανάγλυφο το οποίο ρυθμίζει τον τρόπο απορροής του νερού, την ταχύτητα του, άρα και την παρασυρτική του δύναμη, ερευνήθηκε κυρίως η υψομετρία του χώρου (κατανομή των υψομετρικών βαθμίδων) καθώς και η κατανομή των κλίσεων και εκθέσεων στην περιοχή έρευνας. Από άποψη κλίματος το οποίο με τα ατμοσφαιρικά κατακρημνίσματα προκαλεί τόσο την επιφανειακή απορροή τις διαβρώσεις και τις ολισθήσεις άρα και τα χειμαρρικά φαινόμενα, μελετήθηκαν κυρίως οι βροχοπτώσεις και οι θερμοκρασίες του αέρα οι οποίες με την μεταβολή τους συμβάλλουν στην αποσάθρωση των πετρωμάτων. Η έρευνα του γεωλογικού αποθέματος το οποίο διαβρώνεται από την επίδραση τόσο των βροχοπτώσεων όσο και των μεταβολών της θερμοκρασίας δημιουργώντας έτσι τις απαραίτητες φερτές ύλες για την στερεομεταφορά των χειμάρρων, εξετάστηκε η γεωτεκτονική τους ζώνη καθώς και η συγκρότηση σε χειμαρρικούς πετρολογικούς σχηματισμούς. Τέλος όσον αναφορά την βλάστηση η οποία αποτρέπει 76

77 ή μεταβάλλει (αμβλύνει) την ένταση και την έκταση των χειμαρρικών φαινομένων, εξετάστηκε κυρίως η δασοκάλυψη και η κατανομή της στις λεκάνες απορροής Ανάγλυφο Όσο μεγαλύτερες είναι οι υψομετρικές διαφορές και ο επικρατούσες κλίσεις σε μια περιοχή τόσο ταχύτερα απορρέει το νερό άρα τόσο μεγαλύτερη είναι η παρασυρτική του δύναμη με αποτέλεσμα να παρασύρει προς τα κατάντη τα προϊόντα των διαβρώσεων, γεωλισθήσεων, αποσαθρώσεων και γεωκατακρημνίσεων. Η μορφή λοιπόν του ανάγλυφου σχετίζεται άμεσα με τον τρόπο απορροής του νερού και επηρεάζει τον χαρακτήρα του σχηματιζόμενου χειμάρρου. Όπως αναφέραμε στην μέθοδο έρευνας από την ψηφιοποίηση των χαρτών της Γ.Υ.Σ. κλίμακας 1: (φύλλα χάρτη: Βιτολίτσε, Πρόμαχοι, Σκρά, Άρνισσα, Έδεσσα, Γιαννιτσά) προέκυψαν τα πρωτογενή επίπεδα των λεκανών απορροής (πολυγωνικό επίπεδο) και ισουψών (γραμμικό επίπεδο). Για να εξάγουμε συμπεράσματα για τις βαθμίδες υψομέτρου της περιοχής έρευνας θα πρέπει να ακολουθηθεί διαδικασία επικάλυψης (overlay procedure) μεταξύ του ορίου της περιοχής έρευνας (μορφής πολυγώνου) και των ισοϋψών (μορφής γραμμής) η οποία περιγράφεται αναλυτικά στην συνέχεια και έχει ως αποτέλεσμα την κατάτμηση των λεκανών από τις ισουψείς ενώ τα πολύγωνα που σχηματίζονται παίρνουν τιμές από το υψόμετρο των αντίστοιχων ισοϋψών. Περιγραφή της διαδικασίας βήμα προς βήμα: 1. Αρχικά γίνεται μια προεργασία κατά την οποία ελέγχονται οι ισοϋψείς, διότι πρέπει να υπερκαλύπτουν το όριο των λεκανών απορροής 2. Από το ArcToolBox επιλέγω την εργαλειοθήκη Data Management Tools και εκτελώ την εντολή Feature/Feature to Polygon μεταξύ λεκανών και χωροσταθμικών με αποτέλεσμα να παραχθεί το πολυγωνικό επίπεδο TempPoly. 3. Από το ArcToolBox επιλέγω την εργαλειοθήκη Overlay και εκτελώ την εντολή identity όπου ως input feature ορίζω τις χωροσταθμικές (iso), identity feature το πολυγωνικό επίπεδο που παρήγαγα προηγουμένως TempPoly, ενώ το γραμμικό επίπεδο που θα προκύψει το ονομάζω TempIso. 4. Μέσα στο περιβάλλον του ArcMap ανοίγω τον πίνακα των ιδιοτήτων του γραμμικού επιπέδου (ΤempIso) και για το πεδίο Fid_TempPol δημιουργώ 77

78 συγκεντρωτικό πίνακα (Sum_output) έχοντας ως πεδίο καταμέτρησης το Elev και χρησιμοποιώντας την συνάρτηση maximum. 5. Επιστρέφουμε στο πολυγωνικό επίπεδο TempPoly και αφού διαγράψουμε όλα τα πεδία εκτός από τα FID ή OBJECTID και Shape, προσθέτω ένα νέο πεδίο με το όνομα UPH μορφής Double Integer 6. Στην συνέχεια κάνουμε Join τον πίνακα των ιδιοτήτων του TempPoly με τον πίνακα Sum_output έχοντας ως κοινά πεδία τα FID ή OBJECTID ΚΑΙ FID_TempPol. 7. Με την χρήση της επιλογής calculate αναθέτουμε τιμή στο επίπεδο TempPoly.UPH ίση με του Maximum_Elev. 8. Πραγματοποιούμε έλεγχο για να διορθώσουμε τυχόν σφάλματα και ακολούθως εφαρμόζουμε την εντολή intersect έτσι ώστε να ενημερωθεί το επίπεδο TempPoly με την πληροφορία των λεκανών απορροής και το εισάγουμε στην γεωβάση. Το αποτέλεσμα της παραπάνω διεργασίας είναι η δημιουργία ενός πολυγωνικού θέματος το οποίο εισάγεται στην γεωβάση και έχει την ετικέτα στην λίστα των επιπέδων Υψομετρικές ζώνες. Το συγκεκριμένο επίπεδο θα πρέπει να περιλαμβάνει στην λίστα των ιδιοτήτων του τα πεδία: - KLEK μορφής χαρακτήρα - UPH μορφής αριθμού - Shape_Area μορφής αριθμού Αφού έχει ολοκληρωθεί η παραπάνω διαδικασία και έχουν χωριστεί οι λεκάνες απορροής σε υψομετρικές ζώνες, τότε δίνεται η δυνατότητα επιλέγοντας από το μενού ΑΝΑΛΥΣΕΙΣ/Ανάλυση χώρου να γίνει άθροιση των εμβαδών των υψομετρικών ζωνών ανά λεκάνη απορροής και είδος χώρου (πεδινό, λοφώδες, ημιορεινό, ορεινό, πολύ ορεινό) επιλέγοντας το κουμπί εντολών «Καταμέτρηση» (Εικόνα 17). Ακολούθως εάν επιλεχθεί το κουμπί εντολών «Εκτύπωση» τότε τα αποτελέσματα της καταμέτρησης εξάγονται στο Excel σε κατάσταση προεπισκόπησης εκτύπωσης. Τέλος επιλέγοντας «Επιστροφή» επανερχόμαστε στο περιβάλλον του ArcMAP. Δομή και λειτουργία του κώδικα: Οι υπορουτίνες της εφαρμογής αποτελούνται από τρία κουμπιά ελέγχου α)επιστροφή β)εκτύπωση γ)καταμέτρησης καθώς και μιας ράβδου καταγραφής προόδου (Εικόνα 17). Επιλέγοντας από το μενού Αναλύσεις/Ανάλυση χώρου πριν γίνει η εκκίνηση της φόρμας και γίνει ορατή πραγματοποιείται η ακόλουθη διεργασία: 78

79 Εικόνα 17: Το μενού ΑΝΑΛΥΣΕΙΣ της εφαρμογής και τα αποτελέσματα της διαβάθμισης υψομέτρων για τις λεκάνες απορροής της περιοχής έρευνας Ερευνάται η λίστα με τα ονόματα των Layer για το επίπεδο Υψομετρικές ζώνες Set pflayer = FindLayer2("Υψομετρικές ζώνες") Στον πίνακα των ιδιοτήτων του επιπέδου γίνεται εύρεση του πεδίου «KLEK» το οποίο περιέχει τα ονόματα των λεκανών απορροής. Ταυτόχρονα εκτελείται βρόγχος μορφής Do/Until για κάθε γραμμή του πίνακα των ιδιοτήτων του θέματος και καταμετρούνται τα ονόματα των λεκανών που υπάρχουν στο πεδίο αυτό και εμφανίζονται στην στήλη Β2 (Ονομασία Χειμαρρικού Ρέματος). Για τις στήλες από C ως και J (εμβαδό λεκάνης ως πολύ ορεινός χώρος) αμέσως μόλις τελειώνουν τα ονόματα των λεκανών εισάγεται η συνάρτηση SUM του Excel η οποία αθροίζει όλους τους αριθμούς που υπάρχουν στα προηγούμενα κελιά για αυτές τις στήλες. Me.Spreadsheet1.Range("F").Formula = "=SUM(F") Για τις ίδιες στήλες στην επόμενη γραμμή εισάγεται ανάλογη συνάρτηση του Excel η οποία υπολογίζει τα ποσοστά για τα παραπάνω αθροίσματα. Το αποτέλεσμα της παραπάνω διαδικασίας είναι όταν ξεκινάει η φόρμα να εμφανίζονται τα ονόματα των λεκανών απορροής και να έχουν εισαχθεί οι μαθηματικοί τύποι οι οποίοι υπολογίζουν τα επιμέρους αθροίσματα και ποσοστά για τις κατηγορίες διαβάθμισης του χώρου. Επιλέγοντας το κουμπί εντολών «Καταμέτρηση» Ερευνάται η λίστα με τα ονόματα των Layer για το επίπεδο Υψομετρικές ζώνες Set pflayer = FindLayer2("Υψομετρικές ζώνες") και ο πίνακας των ιδιοτήτων του συγκεκριμένου θέματος. 79

80 Εμφανίζεται γραμμή προόδου των διεργασιών η οποία μας παρουσιάζει την πρόοδο το βρόγχου τον οποίο πρόκειται να εκτελέσουμε ακολούθως. Εκτελείται βρόγχος μορφής For/To For i = 1 To ptable.rowcount(nothing) ο οποίος για κάθε σειρά του πίνακα των ιδιοτήτων του θέματος (prow.value) παίρνει τις τιμές που υπάρχουν σε κάθε γραμμή για τα πεδία - KLEK το οποίο περιέχει τα ονόματα των λεκανών απορροής - UPH το οποίο περιέχει την πληροφορία για την υψομετρική ζώνη ptable.findfield("uph") - Shape_Area το οποίο έχει τα εμβαδά των πολυγώνων Εκτελείται βρόγχος μορφής If then else, όπου αν η τιμή του πεδίου UPH είναι: - If UPH <= 200 τότε αθροίζεται το εμβαδό του πολυγώνου (πεδίο Shape_Area ) και η τιμή που υπολογίζεται εισάγεται στην στήλη E του φύλλου εργασίας του Excel (Πεδινός χώρος). - ElseIf UPH > 200 And UPH <= 600 τότε αθροίζεται το εμβαδό του πολυγώνου (πεδίο Shape_Area ) και η τιμή που υπολογίζεται εισάγεται στην στήλη F του φύλλου εργασίας του Excel (Λοφώδες χώρος). - ElseIf nuph > 600 And nuph <= 1000 τότε αθροίζεται το εμβαδό του πολυγώνου (πεδίο Shape_Area ) και η τιμή που υπολογίζεται εισάγεται στην στήλη G του φύλλου εργασίας του Excel (Ημιορεινός χώρος). - ElseIf nuph > 1000 And nuph <= 1500 τότε αθροίζεται το εμβαδό του πολυγώνου (πεδίο Shape_Area ) και η τιμή που υπολογίζεται εισάγεται στην στήλη H του φύλλου εργασίας του Excel (Oρεινός χώρος). - ElseIf nuph > 1500 τότε αθροίζεται το εμβαδό του πολυγώνου (πεδίο Shape_Area ) και η τιμή που υπολογίζεται εισάγεται στην στήλη I του φύλλου εργασίας του Excel (Πού Oρεινός χώρος). ε) Εμφανίζονται οι αλλαγές στο φύλλο του Excel (Me.Repaint) Επιλέγοντας το κουμπί εντολών «Εκτύπωση», τα δεδομένα του φύλλου Excel το οποίο έχει ενσωματωθεί μέσα στην εφαρμογή του ArcG.I.S. αντιγράφονται από την στήλη Β2 έως την στήλη Ι Me.Spreadsheet1.Range("B2:I").Copy επικολλούνται σε ένα βιβλίο του Microsoft Excel, στο φύλλο ένα και με αρχικό σημείο επικόλλησης το κελί Α1. wsheet.range("a1").pastespecial (xlpasteall) γίνεται ορατό το βιβλίο εργασίας appexcel.visible = True 80

81 Α/Α προβάλλονται τα δεδομένα σε κατάσταση προεπισκόπησης εκτύπωσης. appexcel.worksheets.printpreview Επιλέγοντας το κουμπί εντολών «Επιστροφή» εκτελείται η λειτουργία της αποφόρτωσης της φόρμας από την μνήμη του συστήματος Ακολούθως, δίνεται στον πίνακα 5 δίνεται η συμμετοχή των υψομετρικών βαθμίδων στην διαμόρφωση των λεκανών απορροής όπως προέκυψε από την εκτέλεση του προγράμματος, ενώ στον σχήμα 5 δίνεται ο χάρτης κατανομής τους στις λεκάνες απορροής της περιοχής έρευνας. Πίνακας 5: Κατανομή των υψομετρικών βαθμίδων για τις λεκάνες απορροής στην περιοχή έρευνας (Km 2 ). Ονομασία Χειμαρρικού Ρεύματος Εμβαδό Λεκάνης (Km 2 ) Πεδινός (0-200m) Λοφώδης (200m-600m) Είδος χώρου Ημιορεινός Ορεινός (601m-1000m) (1001m-1500m) Πολύ ορεινός ( >1500m (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) 1 Πεδινή Ανώνυμο 6,24 0,56 5,68 3 Μαργαρίτας 27,19 0,77 20,37 6,06 4 Καμίνια 11,47 6,36 4,95 0,17 5 Γρηάς 16,32 3,22 5,39 6,33 1,37 6 Ξεροπόταμος 8,02 1,16 4,38 1,69 0,79 7 Όρμας 68,51 4,57 13,36 20,27 30,31 8 Προσήλιον 38,24 2,48 9,36 16,11 10,28 9 Μυρόρρεμα 18,72 0,70 4,60 6,30 7,12 10 Σωσίτσα 40,42 6,00 10,79 18,93 4,70 11 Μελισσότοπος 93,62 4,21 25,30 57,94 6,17 12 Ασπρόρρεμα 47,11 2,34 5,55 23,69 15,52 13 Παραμαγούλα 22,12 2,23 6,68 7,30 5,91 14 Καραβίδια 155,55 27,89 72,25 32,38 23,03 15 Λεπτοκαρυάς 11,65 2,65 5,58 3,43 16 Καθαρόρρεμα 17,02 2,36 8,09 6,56 17 Βαθύ νερό 18,60 4,67 7,42 6,51 18 Ξηροπόταμος 16,00 0,01 7,76 5,07 3,16 Σύνολα 973,39 217,61 219,23 214,88 215,24 106,43 % 100 % 22,4 % 22,5 % 22,1 % 22,1 % 10,9 % 81

82 ² ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ ΣΧΟΛΗ ΔΑΣΟΛΟΓΙΑΣ ΚΑΙ ΦΥΣΙΚΟΥ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ ΤΟΜΕΑΣ ΔΑΣΟΤΕΧΝΙΚΩΝ ΚΑΙ ΥΔΡΟΝΟΜΙΚΩΝ ΕΡΓΩΝ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΔΙΕΥΘΕΤΗΣΗΣ ΟΡΕΙΝΩΝ ΥΔΑΤΩΝ ΘΕΜΑ ΕΡΕΥΝΑΣ: ΕΠΙΒΛΕΠΩΝ: ΟΡΘΟΛΟΓΙΚΗ ΔΙΑΧΕΙΡΙΣΗ ΛΕΚΑΝΩΝ ΑΠΟΡΡΟΗΣ ΜΕ ΤΗΝ ΑΝΑΠΤΥΞΗ ΓΕΩΓΡΑΦΙΚΟΥ ΣΥΣΤΗΜΑΤΟΣ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΩΝ Δρ. Στεφανίδης Παναγιώτης 7 ΣΥΝΤΑΚΤΗΣ: M.Sc Μυρωνίδης Δημήτριος 6 ΤΙΤΛΟΣ ΧΑΡΤΗ: Χάρτης Διαβάθμισης υψομέτρων 5 4 Kλίμακα: 1: Σχήμα: 5 YΠΟΜΝΗΜΑ Kilometers 3 2 Όρια Λεκανών απορροής Υδρογραφικό δίκτυο Διαβάθμιση υψομέτρων Πεδινή ζώνη (0-200m) Λοφώδης ( m) Ημιορεινός ( m) Ορεινός ( m) Πολύ ορεινός ( m) Κάτω αλπικώς ( m)

83 Τέλος από τον παραπάνω πίνακα προέκυψαν και τα ποσοστά ανά είδος χώρου τα οποία παρουσιάζονται αναλυτικά στον πίνακα 6. Α/Α Πίνακας 6: Κατανομή των υψομετρικών βαθμίδων για τις λεκάνες απορροής στην περιοχή έρευνας (%). Ονομασία Χειμαρρικού Ρεύματος Εμβαδό Λεκάνης (Km 2 ) Πεδινός (0-200m) Λοφώδης (200m-600m) Είδος χώρου Ημιορεινός Ορεινός (601m-1000m) (1001m-1500m) Πολύ ορεινός (1500m <) (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) 1 Πεδινή Ανώνυμο 6,24 8,97 91,03 3 Μαργαρίτας 27,19 2,83 74,92 22,29 0,00 4 Καμίνια 11,47 55,45 43,16 1,48 5 Γρηάς 16,32 19,73 33,03 38,79 8,39 6 Ξεροπόταμος 8,02 14,46 54,61 21,07 9,85 7 Όρμας 68,51 6,67 19,50 29,59 44,24 8 Προσήλιον 38,24 6,49 24,48 42,13 26,88 9 Μυρόρρεμα 18,72 3,74 24,57 33,65 38,03 10 Σωσίτσα 40,42 14,84 26,69 46,83 11,63 11 Μελισσότοπος 93,62 4,50 27,02 61,89 6,59 12 Ασπρόρρεμα 47,11 4,97 11,78 50,29 32,94 13 Παραμαγούλα 22,12 10,08 30,20 33,00 26,72 14 Καραβίδια 155,55 17,93 46,45 20,82 14,81 15 Λεπτοκαρυάς 11,65 22,75 47,90 29,44 16 Καθαρόρρεμα 17,02 13,87 47,53 38,54 17 Βαθύ νερό 18,6 25,11 39,89 35,00 18 Ξηροπόταμος 16,00 0,06 48,50 31,69 19,75 Από τους παραπάνω πίνακες προκύπτουν τα εξής: - Το σημαντικότερο μέρος των λεκανών απορροής αναπτύσσεται στον ημιορεινό (31,6%) και oρεινό χώρο (34,2%) - Έντεκα ρέματα από (α/α 5 ως 14) εμφανίζουν μεγάλο ποσοστό τους στον πολύ ορεινό χώρο (105,20 Km 2 ) - Μόνο τρία ρέματα (Ξηροπόταμος, Μαργαρίτας και Ανώνυμο) ξεκινάνε να αναπτύσσονται από τα πεδινά καλύπτοντας ένα πολύ μικρό ποσοστό εντός του πεδινού χώρου (0,2 %). Στον παρακάτω πίνακα 7 δίνονται τα μέγιστα, τα ελάχιστα και τα μέγιστα χειμαρρικά υψόμετρα των λεκανών της περιοχής έρευνας οι οποίες συγκροτούν το 83

84 πέταλο της Αριδαίας καθώς επίσης και οι διαφορές μεγίστων ελάχιστων υψομέτρων (Μέγιστο ανάγλυφο), που παρατηρούνται στις ορεινές λεκάνες απορροής. Πίνακας 7: Υψομετρία λεκανών περιοχής έρευνας Α/Α Ονομασία Χειμαρρικού Ρεύματος Υψόμετρα Ελάχιστο Μέγιστο Μέγ.Χειμαρικό Μέγιστο ανάγλυφο Hmin Hmax Hx Hr m m m m (1) (2) (3) (4) (5) (6) 1 Πεδινή διαδρομή Ανώνυμο 200,00 517,00 355,90 500,00 3 Μαργαρίτας 200,00 807,00 438,50 800,00 4 Καμίνια 235, ,00 579, ,00 5 Γρηάς 300, , , ,00 6 Ξεροπόταμος 300, ,00 921, ,00 7 Όρμας 400, , , ,00 8 Προσήλιον 387, , , ,00 9 Μυρόρρεμα 400, , , ,00 10 Σωσίτσα 267, , , ,00 11 Μελισσότοπος 300, , , ,00 12 Ασπρόρρεμα 300, , , ,00 13 Παραμαγούλα 375, , , ,00 14 Καραβίδια 300, , , ,00 15 Λεπτοκαρυάς 300, ,00 775, ,00 16 Καθαρόρρεμα 300, ,00 843, ,00 17 Βαθύ νερό 300, ,00 827, ,00 18 Ξηροπόταμος ,00 695, ,00 Από τον παραπάνω πίνακα προκύπτει ότι τα μέγιστα υπερθαλάσσια ύψη, καθώς και τα μέγιστα χειμαρρικά υψόμετρα στις λεκάνες απορροής της περιοχής έρευνας είναι σημαντικά. Το ίδιο ισχύει και για τις υψομετρικές διαφορές. Στην συνέχεια από τα επίπεδα των λεκανών απορροής και των ισουψών σχηματίστηκε το Ψηφιακό Μοντέλο Εδάφους (DEM) (Σχ. 6) και από αυτό εξήχθησαν οι χάρτες εκθέσεων (Σχ. 7) και κλίσεων (Σχ. 8) καθώς και τα ποσοστά κατανομής τους για την περιοχής έρευνας (πίνακες 8 και 9 αντίστοιχα). Η έκθεση των λεκανών απορροής της περιοχής έρευνας παίζει σημαντικό ρόλο γιατί επηρεάζει σημαντικά το μέγεθος της εξατμισοδιαπνοής λόγο της επίδρασης της 84

85 στην ποσότητα της ηλιακής ακτινοβολίας που δέχεται η περιοχή. Επιπροσθέτως η έκθεση παίζει σημαντικό ρόλο στο χρονικό διάστημα που απαιτείται για το λιώσιμο του συσσωρευμένων ποσοτήτων χιονιού. Σχήμα 6: Ψηφιακό μοντέλο εδάφους περιοχής μελέτης Πίνακας 8: Κατανομή των εκθέσεων για τις λεκάνες απορροής της περιοχής έρευνας (%) α/α Όνομα Επίπεδο Β ΒΑ Α ΝΑ Ν ΝΔ Δ ΒΔ Β 1 Πεδινή διαδρομή Ανώνυμο 39,95 7,44 22,14 8,90 7,48 1,46 0,63 0,02 7,46 4,52 3 Μαργαρίτας 46,98 5,50 19,09 12,45 5,85 2,08 0,40 0,86 2,61 4,19 4 Καμίνια 29,81 6,54 33,91 20,56 3,17 0,20 1,04 0,00 2,08 2,70 5 Γρηάς 24,32 4,65 30,02 23,93 4,25 0,42 0,79 1,00 5,57 5,05 6 Ξεροπόταμος 26,31 12,14 28,74 19,24 1,89 0,07 0,00 0,56 2,60 8,46 7 Όρμας 22,78 4,23 17,10 21,10 13,66 6,81 2,96 2,32 6,47 2,56 8 Προσήλιον 22,94 1,38 9,57 14,71 11,90 15,79 15,34 4,18 2,06 2,13 9 Μυρόρρεμα 32,94 3,56 7,90 15,97 15,01 10,49 8,69 4,90 0,30 0,24 10 Σωσίτσα 24,49 2,49 11,36 18,45 19,55 10,58 8,48 3,56 0,60 0,43 11 Μελισσότοπος 32,78 3,12 8,13 12,79 9,87 9,38 8,18 7,96 5,50 2,30 12 Ασπρόρρεμα 34,72 1,10 2,84 7,62 11,91 7,57 10,83 13,44 8,23 1,73 13 Παραμαγούλα 19,22 0,41 5,10 22,99 29,59 15,45 6,11 1,02 0,07 0,04 14 Καραβίδια 31,00 2,46 4,05 4,75 13,10 15,96 8,48 9,32 8,39 2,50 15 Λεπτοκαρυάς 37,84 1,35 0,77 0,67 0,97 8,14 16,52 17,24 13,80 2,70 16 Καθαρόρρεμα 34,26 5,29 2,81 0,88 0,27 2,52 9,14 16,96 17,88 10,00 17 Βαθύ νερό 32,74 1,43 2,27 1,27 4,46 10,77 16,29 17,84 9,90 3,03 18 Ξηροπόταμος 41,24 1,12 0,42 0,92 1,76 9,44 15,05 17,27 10,75 2,01 Σύνολα (%) 30,42 2,98 9,17 11,50 11,51 10,24 8,04 7,37 6,21 2,56 85

86 Πίνακας 9: Κατανομή των κλίσεων για τις λεκάνες απορροής της περιοχής έρευνας (%) α/α Όνομα Ήπιες (0-20) Μέτριες ως ισχυρές (20-50) Πολύ ισχυρές (50-75) Πεδινή διαδρομή Ανώνυμο 60,39 39,61 0,00 Μαργαρίτας 59,55 37,51 2,93 Καμίνια 61,75 37,85 0,39 Γρηάς 35,80 55,99 8,21 Ξεροπόταμος 29,94 60,57 9,48 Όρμας 21,16 55,10 23,74 Προσήλιον 20,45 34,10 45,46 Μυρόρρεμα 30,93 39,08 29,99 Σωσίτσα 25,54 49,24 25,22 Μελισσότοπος 30,70 48,60 20,70 Ασπρόρρεμα 32,61 44,89 22,50 Παραμαγούλα 17,96 50,26 31,77 Καραβίδια 50,18 37,64 12,18 Λεπτοκαρυάς 34,90 58,85 6,25 Καθαρόρρεμα 30,29 59,20 10,52 Βαθύ νερό 31,66 56,56 11,78 18 Ξηροπόταμος 41,94 53,84 4,21 Σύνολο 52,40% 34,75 12,86 Από τον πίνακα 8 συμπεραίνουμε ότι υπάρχει μια ομοιόμορφη κατανομή των εκθέσεων. Ενώ από τον πίνακα 9 συμπεραίνουμε ότι στην περιοχή έρευνας επικρατούν κατά κύριο λόγο ήπιες κλίσεις (52,40%) και ακολουθούν οι μέτριες ως ισχυρές κλίσεις (34,86%) ενώ ένα πολύ μικρό ποσοστό ανήκει στις πολύ ισχυρές (12,86%). 86

87 ² ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ ΣΧΟΛΗ ΔΑΣΟΛΟΓΙΑΣ ΚΑΙ ΦΥΣΙΚΟΥ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ ΤΟΜΕΑΣ ΔΑΣΟΤΕΧΝΙΚΩΝ ΚΑΙ ΥΔΡΟΝΟΜΙΚΩΝ ΕΡΓΩΝ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΔΙΕΥΘΕΤΗΣΗΣ ΟΡΕΙΝΩΝ ΥΔΑΤΩΝ ΘΕΜΑ ΕΡΕΥΝΑΣ: ΕΠΙΒΛΕΠΩΝ: ΟΡΘΟΛΟΓΙΚΗ ΔΙΑΧΕΙΡΙΣΗ ΛΕΚΑΝΩΝ ΑΠΟΡΡΟΗΣ ΜΕ ΤΗΝ ΑΝΑΠΤΥΞΗ ΓΕΩΓΡΑΦΙΚΟΥ ΣΥΣΤΗΜΑΤΟΣ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΩΝ Δρ. Στεφανίδης Παναγιώτης 7 ΣΥΝΤΑΚΤΗΣ: M.Sc Μυρωνίδης Δημήτριος 6 ΤΙΤΛΟΣ ΧΑΡΤΗ: Χάρτης κατανομής Εκθέσεων 5 4 Kλίμακα: 1: Σχήμα: 7 YΠΟΜΝΗΜΑ Kilometers 3 2 Όρια Λεκανών απορροής Κατανομή των εκθέσεων Eπίπεδο (-1) Β (0-22.5) ΒΑ ( ) Α ( ) ΝΑ ( ) Ν ( ) ΝΔ ( ) Δ ( ) ΝΔ ( ) Β ( )

88 ² ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ ΣΧΟΛΗ ΔΑΣΟΛΟΓΙΑΣ ΚΑΙ ΦΥΣΙΚΟΥ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ ΤΟΜΕΑΣ ΔΑΣΟΤΕΧΝΙΚΩΝ ΚΑΙ ΥΔΡΟΝΟΜΙΚΩΝ ΕΡΓΩΝ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΔΙΕΥΘΕΤΗΣΗΣ ΟΡΕΙΝΩΝ ΥΔΑΤΩΝ ΘΕΜΑ ΕΡΕΥΝΑΣ: ΕΠΙΒΛΕΠΩΝ: ΟΡΘΟΛΟΓΙΚΗ ΔΙΑΧΕΙΡΙΣΗ ΛΕΚΑΝΩΝ ΑΠΟΡΡΟΗΣ ΜΕ ΤΗΝ ΑΝΑΠΤΥΞΗ ΓΕΩΓΡΑΦΙΚΟΥ ΣΥΣΤΗΜΑΤΟΣ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΩΝ Δρ. Στεφανίδης Παναγιώτης 7 ΣΥΝΤΑΚΤΗΣ: M.Sc Μυρωνίδης Δημήτριος 6 ΤΙΤΛΟΣ ΧΑΡΤΗ: Χάρτης κατανομής Κλίσεων Kλίμακα: 1: Σχήμα: YΠΟΜΝΗΜΑ Όρια Λεκανών απορροής 3 Υδρογραφικό δίκτυο 2 Κατανομή των κλίσεων Ήπιες (0-10) Μέτριες ως ισχυρές (10-30) Πολύ ισχυρές (30-75) Kilometers

89 5.2.3 Το κλίμα Στην διαδικασία της χειμαρρικής δράσης, η οποία προκαλεί την εμφάνιση τόσο χειμαρρικών φαινόμενων, όσο και φαινομένων διακίνησης φερτών υλών, το κλίμα είναι ο φορέας ο οποίος δρα ως παράγοντας επίθεσης (διάβρωσης) πάνω στο γεωλογικό υπόθεμα και καθορίζει την εμφάνιση, την ένταση και την έκταση των χειμαρρικών φαινομένων παραγωγής και μεταφοράς των φερτών υλών. Για την έρευνα του κλίματος ελήφθησαν υπόψη οι μετεωρολογικοί σταθμοί που λειτούργησαν και λειτουργούν στην περιοχή. Η αναζήτηση έγινε με βάση το Μητρώο, των Μετεωρολογικών και Βροχομετρικών Σταθμών της Χώρας, έτος εκδόσεως 1987, του τέως Υπουργείου Βιομηχανίας Ενέργειας και Τεχνολογίας, Διεύθυνση Υδάτινου Δυναμικού και Φυσικών πόρων. Με βάση το παραπάνω μητρώο οι μετεωρολογικοί σταθμοί που χρησιμοποιήθηκαν για την έρευνα τους κλίματος της περιοχής έρευνας δίνονται στον πίνακα 10 καθώς και τα αναλυτικά τους στοιχεία (Υψόμετρο, Φορέας, Περίοδος Λειτουργίας και Είδος Οργάνων) ενώ στο σχήμα 9 παρουσιάζεται η κατανομή τους στην περιοχή έρευνας. Πίνακας 10: Οι Μετεωρολογικοί σταθμοί που χρησιμοποιήθηκαν για την έρευνα του κλίματος Α/Α Ονομασία Υψόμετρο Φορέας Έτη Παρατηρήσεων Είδος Σταθμού (m) Περίοδος Αριθμός παρατήρησης 1 Αριδαία 150 ΥΠΓΕ Βρ, Θα 2 Εξαπλάτανος 132 ΥΠΓΕ Βρ, Θα, 3 Θεοδωράκι 424 ΥΠΓΕ Βρ, Θα 4 Νότια Πέλλα 595 ΥΠΓΕ Βρ, Θα Βρ: Βροχοπτώσεις, Θα: Θερμοκρασία αέρα, ΥΠΓΕ: τέως Υπουργείο Γεωργίας. 89

90 Σχήμα 9: Οι θέσεις των μετεωρολογικών σταθμών της περιοχής έρευνας. Από τον προαναφερόμενο πίνακα 10 προκύπτει ότι οι Μετεωρολογικοί Σταθμοί είναι εγκατεστημένοι στον πεδινό και λοφώδες χώρο αν και το 82% των λεκανών απορροής ανήκει στον Ημιορεινό ως πολύ Ορεινό Χώρο (Πίν. 6). Ο μικρός αριθμός σταθμών που υπάρχει στην περιοχή έρευνας, η κακή κατανομή τους στον χώρο καθώς και η έλλειψη σταθμών σε μεγάλα υψόμετρα αποτελεί σημαντικό πρόβλημα όχι μόνο για την περιοχή έρευνας αλλά και πανελλαδικά. Αξιολόγηση της έκτασης και του ύψους του χιονιού είναι δύσκολο να γίνει μιας και σε κανένα από του μετεωρολογικούς σταθμούς δεν υπάρχει χιονογράφος ενώ δεν υπάρχουν εγκατεστημένοι σταθμοί στα ορεινά. Έτσι κατά τις ψυχρές περιόδους, είναι πολύ πιθανόν, οι σημειούμενες στα πεδινά βροχοπτώσεις να είναι χιονοπτώσεις στα ορεινά (Παπαμιχαήλ και Τερζίδης 1996). Έντονο χαρακτηριστικό κλιματικό στοιχείο της περιοχής αποτελεί τοπικός άνεμος ο καλούμενος Καρατζοβίτης. Ο άνεμος αυτός έχει διεύθυνση ΒΒΑ., είναι σφοδρός καθοδικός άνεμος, κατέρχεται από τον ορεινό όγκο της Τζένας και προσβάλλει σχεδόν ολόκληρη την πεδιάδα της Αλμωπίας προκαλώντας -ιδίως όταν 90

91 πνέει κατά τους θερινούς μήνες- μεγάλες ζημιές στην γεωργία, τίναγμα σιτηρών, ανεμμοραγίες στα δένδρα. Θερμοκρασία Ένα πολύ σημαντικό στοιχείο που χρησιμοποιείται στην έρευνα για τον υπολογισμό της εξατμισιδιαπνοής και επηρεάζει το υδατικό ισοζύγιο είναι η κατανομή της θερμοκρασίας του αέρα στην περιοχή έρευνας (Μουρατίδης 2005). Στον πίνακα 11 δίνονται οι μέσες μηνιαίες θερμοκρασίες και η μέση ετήσια θερμοκρασία του αέρα με βάση τις διαθέσιμες μετρήσεις των σταθμών της ευρύτερης περιοχής ενώ στον σχήμα 10 απεικονίζεται η μεταβολή της θερμοκρασίας. Πίνακας 11: Μέση μηναία Μέση ετήσια θερμοκρασία ( o C) Σταθμός Υψομ. (m) Ι Φ Μ Α Μ Ι Ι Α Σ Ο Ν Δ ΕΤΟΣ Αριδαία 130 4,7 6,3 9,5 13,7 18,9 22,9 24,8 24,1 20,3 15,1 9,6 5,8 14,6 Εξαπλάτανος 132 4,6 5,7 8,6 12,6 17,5 22,1 24,6 23,8 19,8 14,7 9,0 5,2 14,3 Θεοδωράκι 424 4,1 3,8 7,3 11,6 16,0 20,3 23,0 22,7 20,0 14,4 8,0 4,8 13,3 Νοτιά Πέλλας 590 2,7 2,7 6,6 10,7 14,1 18,6 21,1 20,9 17,5 12,3 6,7 3,6 11,4 Μέση μηναία θερμοκρασία ( 0 C) 30,0 25,0 20,0 15,0 10,0 5,0 0,0 Εξαπλάτανος Αριδαία Θεοδωράκι Νοτιά Πέλλας Ι ΦΕΒ ΜΑΡ ΑΠΡ ΜΑΪ ΙΟΥΝ ΙΟΥΛ ΑΥΓ ΣΕΠΤ ΟΚΤ ΝΟΕ ΔΕΚ Σχήμα 10: Διάγραμμα μέσων μηναίων τιμών θερμοκρασίας Από τα στοιχεία του πίνακα 11 κατασκευάστηκε η ευθεία μεταβολής της μέσης ετήσιας θερμοκρασίας (Τ) και του υπερθαλάσσιου ύψους (Η) (σχ. 11). Η εξίσωση που βρέθηκε είναι: Τ = -0,0061 (Η) + 15,348 ο C. Ο συντελεστής συσχέτισης υπολογίστηκε σε R 2 = 0,9245 ενώ η συσχέτιση θεωρείται ισχυρή (Φασούλας 1964). 91

92 Μέση ετήσια Θερμοκρασία Τ ( o C) Εξαπλάτανος Aριδαία Θεοδωράκι Νότια Υπερθαλάσσιο ύψος (m) Σχήμα 11: Σχέση μέσης ετήσιας θερμοκρασίας (Τ) Υπερθαλάσσιου ύψους (Η) Η εύρεση της σχέσης θερμοκρασίας υψομέτρου είναι απαραίτητη για τον υπολογισμό της μέσης ετήσιας θερμοκρασίας των λεκανών απορροής. Βροχόπτωση Ιδιαίτερη σημασία για το είδος και την ένταση των χειμαρρικών φαινομένων έχουν: το μέσο ετήσιο ύψος βροχής, το μέσο μηναίο καθώς και η ραγδαιότητα της βροχής. Στον πίνακα 12 δίνονται οι μέσες μηνιαίες βροχοπτώσεις και η μέση ετήσια βροχόπτωση με βάση τις διαθέσιμες μετρήσεις των σταθμών της ευρύτερης περιοχής ενώ στον σχήμα 12 απεικονίζεται η μεταβολή των κατακρημνισμάτων. Πίνακας 12: Μέση μηναία Μέση ετήσια Βροχόπτωση (mm) Σταθμός Υψομ. (m) Ι Φ Μ Α Μ Ι Ι Α Σ Ο Ν Δ ΕΤΟΣ Αριδαία ,4 56,7 65,3 59,8 62,0 37,9 24,1 31,3 42,4 77,9 90,4 72,9 646,8 Εξαπλάτανος ,1 57,5 43,5 48,5 66,7 43,7 22,9 35,0 20,7 64,2 93,6 54,8 589,7 Θεοδωράκι ,3 55,3 50,6 62,2 67,1 48,7 33,6 38,5 39,4 76,9 97,4 86,3 709,5 Νοτιά Πέλλας ,2 44,3 42,5 42,2 70,3 54,4 29,4 29,7 23,5 71,7 66,6 36,6 687,4 92

93 Μέση ετήσια βροχόπτωση (mm) Αριδαία Εξαπλάτανος Θεοδωράκι Νοτιά Πέλλας ΙΑΝ ΦΕΒ ΜΑΡ ΑΠΡ ΜΑΪ ΙΟΥΝ ΙΟΥΛ ΑΥΓ ΣΕΠΤ ΟΚΤ ΝΟΕ ΔΕΚ Σχήμα 12: Διάγραμμα μέσων μηναίων βροχοπτώσεων Από τα στοιχεία του πίνακα 12 κατασκευάστηκε η ευθεία μεταβολής της μέσης ετήσιας βροχόπτωσης (P) και του υπερθαλάσσιου ύψους (Η) (σχ. 13). Για τον υπολογισμό της εξίσωσης εφαρμόστηκε η μέθοδος των ελαχίστων τετραγώνων και η χάραξη της ευθείας έγινε με γραμμική παλινδρόμηση (Κούνιας, 1979) με την χρήση του προγράμματος Microsoft Excel. Η εξίσωση που βρέθηκε είναι: P = 0,1829 (H) + 599,39 Ο συντελεστής συσχέτισης υπολογίστηκε σε R 2 = 0,622 και η συσχέτιση θεωρείται καλή. Μέση ετήσια βροχόπτωση (mm) Aριδαία Εξαπλάτανος Θεοδωράκι Νότια Υπερθαλάσσιο ύψος (m) Σχήμα 13: Σχέση υπερθαλάσσιου ύψους (P) υψομέτρου (Η) 93

94 Ομβροθερμικό διάγραμμα Το ομβροθερμικό διάγραμμα σχετίζει τη μηναία βροχόπτωση με τη μέση μηναία θερμοκρασία και έτσι προκύπτει η χρονική διάρκεια της ξηροθερμικής περιόδου. Ως ξηροθερμική περίοδος θεωρείται το χρονικό διάστημα που το διπλάσιο της μέσης θερμοκρασίας σε ο C είναι μεγαλύτερο από τη μέση μηναία βροχόπτωση σε mm, δηλαδή όταν η καμπύλη της βροχόπτωσης βρίσκεται κάτω από την καμπύλη των θερμοκρασιών. Την περίοδο αυτή έχουμε λίγες βροχοπτώσεις η θερμοκρασία είναι υψηλή και επομένως ευνοούνται η εξάτμιση και η διαπνοή. Για την κατασκευή των ομβροθερμικών διαγραμμάτων επιλέγοντας από το μενού ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΕΣ/Ομβροθερμικό διάγραμμα εμφανίζεται η παρακάτω φόρμα η οποία μας επιτρέπει να εισάγουμε μετεωρολογικά δεδομένα και με βάση τα δεδομένα αυτά υπολογίζεται η μέση μηναία θερμοκρασία και η μέση ετήσια βροχόπτωση (Εικ. 18). Στην παρακάτω φόρμα παρέχεται η δυνατότητα να επιλέξουμε Μετεωρολογικό σταθμό είτε από το πλαίσιο λίστα με τα ονόματα τον σταθμών, είτε απευθείας από τον χάρτη ενώ τα υπόλοιπα κουμπιά εντολών είναι απενεργοποιημένα εκτός από το κουμπί της επιστροφής. Για τον σταθμό που επιλέξαμε εμφανίζονται τα μέσα μηναία ύψη βροχής και οι μέσες μηνιαίες θερμοκρασίες. Επίσης μπορούμε να πραγματοποιήσουμε ενημέρωση στις τιμές τόσο των βροχοπτώσεων όσο και τις θερμοκρασίας επιλέγοντας αντίστοιχα τα κουμπιά εντολών Ενημέρωση τιμών για βροχή και Ενημέρωση τιμών για θερμοκρασία. Εικόνα 18: Φόρμα εισαγωγής μετεωρολογικών δεδομένων 94

95 Επιλέγοντας π.χ. να ενημερώσουμε την βροχόπτωση για τον σταθμό της Αριδαίας, εμφανίζεται η ακόλουθη φόρμα όπου μπορούμε να εισάγει ή να μεταβάλλει τις τιμές των μέσων μηναίων βροχοπτώσεων για τον Μετεωρολογικό Σταθμό της Αριδαίας. Όσον αφορά την ενημέρωση των μέσων μηναίων θερμοκρασιών επιλέγοντας το αντίστοιχο κουμπί εντολών εμφανίζεται η φόρμα εισαγωγής στοιχείων για τις θερμοκρασίες. Εικόνα 19: Η φόρμα εισαγωγής των μέσων μηναίων βροχοπτώσεων για τον Μετεωρολογικό σταθμό του Θεοδωρακίου Εικόνα 20: Η φόρμα εισαγωγής των μέσων μηναίων θερμοκρασιών για τον Μετεωρολογικό σταθμό του Θεοδωρακίου Επιλέγοντας το κουμπί εντολών Ομβροθερμικό διάγραμμα εξάγονται τα δεδομένα του Μετεωρολογικού Σταθμού στο αρχείο omvrotherm.xls σε ορισμένη θέση μέσα στο αρχείο το οποίο έχουμε ήδη δημιουργήσει και σχηματίζεται το 95

96 ομβροθερμικό διάγραμμα. Τέλος επιλέγοντας «Επιστροφή» επανερχόμαστε στο περιβάλλον του ArcMAP. Θα πρέπει να επισημανθούν τέσσερα σημεία: η ύπαρξη του επιπέδου Μετεωρολογικοί σταθμοί στο οποίο θα περιέχονται τα πεδία onoma μορφής χαρακτήρα και met_id μορφής αριθμού για να μπορέσει να εκτελεστεί σωστά ο κώδικας. οι τιμές των μέσων μηναίων βροχοπτώσεων και θερμοκρασιών που εισάγουμε θα πρέπει να έχουν ως σύμβολο υποδιαστολής την τελεία. ο υπολογισμός των μέσων τιμών γίνεται αυτόματα μετά την εισαγωγή των δεδομένων. θα πρέπει να ελέγχεται αν στους κάθετους άξονες υπάρχει σχέση 1 προς 2 μεταξύ μέσων θερμοκρασιών και μέσου ύψους βροχόπτωσης. Ενεργώντας με τον τρόπο που περιγράψαμε προηγουμένως σχηματίστηκαν τα ομβροθερμικά διαγράμματα του σχήματος 14 από την παρατήρηση των διαπιστώνουμε ότι η ξηροθερμική περίοδος για την περιοχή έρευνας διαρκεί μικρό χρονικό διάστημα. Δομή και λειτουργία του κώδικα: Οι υπορουτίνες της εφαρμογής αποτελούνται από τα παρακάτω κουμπιά ελέγχου α)επιλογή Σταθμού από πλαίσιο λίστας β)επιλογή σταθμού από τον χάρτη γ)ενημέρωση τιμών για θερμοκρασία και βροχόπτωσης δ) Μέσοι όροι Θερμοκρασιών και βροχοπτώσεων ε) Ομβροθερμικό διάγραμμα στ)επιστροφή. Επιλέγοντας από το μενού ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΕΣ/Ομβροθερμικό διάγραμμα και πριν γίνει η εκκίνηση της φόρμας και γίνει ορατή, πραγματοποιείται η ακόλουθη διεργασία: Ελέγχεται εάν υπάρχει στην λίστα των επιπέδων το Layer Μετεωρολογικοί σταθμοί Εκτελείται βρόγχος μορφής Do/While ο οποίος ψάχνει όλες τις εγγραφές του πίνακα των ιδιοτήτων των Μετεωρολογικών σταθμών τις τιμές που περιέχουν για τα πεδία met_id και onoma (Δηλαδή των κωδικό κάθε μετεωρολογικού σταθμού και το όνομα του). Τις τιμές που βρίσκει τις προσθέτει στο πλαίσιο λίστας. Το αποτέλεσμα αυτής της διαδικασία αρχικοποίησης είναι όταν εμφανιστεί η φόρμα, στο πλαίσιο λίστας θα υπάρχουν τα ονόματα των μετεωρολογικών σταθμών καθώς και ο κωδικός τους. 96

97 Κουμπί εντολών Eπιλογή σταθμού Επιλέγοντας το συγκεκριμένο κουμπί εντολών δεν εκτελείται κάποια ενέργεια αλλά απομακρύνεται η φόρμα από την οθόνη αρχικά και στην συνέχεια επιλέξουμε κάποιον σταθμό επανεμφανίζεται η φόρμα με το όνομα του σταθμού που επιλέχτηκε και των κωδικό του σταθμού ενώ αν δεν πραγματοποιηθεί επιλογή κάποιου σταθμού επανεμφανίζεται η φόρμα στην αρχική της κατάστασης. Στην προκειμένη περίπτωση δεν επιλέξαμε κουμπί εντολών αλλά εργαλείο (Tool), το οποίο δεν πρόκειται να πραγματοποιήσει κάποιο ενέργεια αν προηγουμένως δεν αλληλεπιδράσουμε με το γραφικό περιβάλλον και «χτυπήσουμε» οπουδήποτε στον χάρτη με τον δείκτη του ποντικιού (Burke, 2003). Κατά το φόρτωμα αυτού του εργαλείου ερευνάται αν υπάρχει στην λίστα με τα επίπεδα το επίπεδο Μετεωρολογικοί Σταθμοί. Στο σημείο του χάρτη όπου θα «χτυπήσουμε» γίνεται έλεγχος στο 2% της τρέχουσας προβολής του χάρτη αν υπάρχει Μετεωρολογικός σταθμός searchdistance = pmxd.activatedview.extent.width * 0.02 Εκτελείται ερώτημα μορφής If/then όπου αν δεν υπάρχει μετεωρολογικός σταθμός γίνεται έξοδος από την εντολή, ενώ αν υπάρχει από τον πίνακα των ιδιοτήτων των Μετεωρολογικών Σταθμών παίρνεται η τιμή που περιέχει το όνομα του Μετεωρολογικού Σταθμού και τον κωδικό του. Υπολογισμός μέσων όρων για θερμοκρασία και βροχόπτωση: Για τον υπολογισμό των παραπάνω μέσων όρων βρίσκει η εφαρμογή τους πίνακες όπου γίνεται η ενημέρωση για θερμοκρασία και βροχόπτωση (meteodata_v και meteodata_t) Πραγματοποιείται ερώτημα επιλογής και οι υπολογιζόμενοι μέσοι όροι αφορούν το σταθμό που έχει επιλεγεί είτε από τον χάρτη είτε από το πλαίσιο λίστας. Εκτελώντας βρόγχος For i=1 to 12 (για τους δώδεκα μήνες) εάν είναι μηδενικές οι τιμές των θερμοκρασιών ή των βροχοπτώσεων τότε γίνεται έξοδος από την φόρμα. Αν δεν είναι μηδενικές τότε για κάθε γραμμή των πινάκων (meteodata_v και meteodata_t) δηλαδή για κάθε έτος υπολογίζονται οι αντίστοιχοι μέσοι όροι για τις παρατηρήσεις που έχουμε. Ενεργοποιούνται τα κουμπιά εντολών τα οποία μας επιτρέπουν την ενημέρωση των τιμών για βροχόπτωση και θερμοκρασία καθώς και της δημιουργίας του ομβροθερμικού διαγράμματος. 97

98 Ενημέρωση τιμών για θερμοκρασία ή βροχόπτωση: Επιλέγοντας ενημέρωση για θερμοκρασία ή βροχόπτωση έχει ως αποτέλεσμα να ανοίξει φύλλο του Excel το οποίο αποτελεί αντικείμενο της εφαρμογής του Excel μέσα στο περιβάλλον του ArcG.I.S.. Πραγματοποιείται ερώτημα επιλογής και η ενημέρωση των τιμών αφορά μόνο το σταθμό που έχει επιλεγεί είτε από τον χάρτη είτε από το πλαίσιο λίστας με βάση το όνομα και των κωδικό του σταθμού. Οι τιμές οι οποίες εισάγουμε στα κελιά αυτού του φύλλου εργασίας εισάγονται απευθείας στην γεωβάση (meteodata_v και meteodata_t) όπως π.χ. η στήλη E του Excel εισάγεται στο πεδίο t04 (Θερμοκρασία του τέταρτου μήνα στον meteodata_t) Me.Spreadsheet1.Range("e" + si) = prow.value(prow.fields.findfield("t04")) Εικόνα 21: Η δομή του πίνακα meteodata_t της γεωβάσης Ομβροθερμικό διάγραμμα Ο κώδικας ψάχνει το βιβλίο εργασίας ombrotherm.xls το ορίζει ως το τρέχον βιβλίο (Set wbook = appexcel.workbooks.open(myapppath & "omvrotherm.xls") Όσον αφορά την θερμοκρασία οι τιμές εισάγονται από τους αντίστοιχους μέσους όρους της εφαρμογής π.χ. η τιμή για την θερμοκρασία για την έκτη γραμμή και ένατη (Μέση μηναία θερμοκρασία Φεβρουαρίου) στήλη προέρχεται από την τιμή του μέσου όρου των δεδομένων μας. wsheet.cells(6, 9) = Val(Me.tv02) Τέλος γίνεται αποθήκευση του βιβλίου εργασίας του Excel (wbook.save), ανοίγει και γίνεται ορατή η εφαρμογή Microsoft Εxcel με το ομβροθερμικό διάγραμμα appexcel.visible = True. Η παραπάνω σύνταξη αποτελεί την θεμελιώδη γραμματική της Visual Basic for Applications Αντικείμενο.Ιδιότητα = τιμή ιδιότητας (Perry 2005). 98

99 100 Μ.Σ. ΕΞΑΠΛΑΤΑΝΟΥ Μ.Σ. ΑΡΙΔΑΙΑΣ Μέσο μηνιαίο ύψος βροχής (mm) Μέση Μηνιαία Θερμοκρασία ( C) Μέσο μηνιαίο ύψος βροχής (mm) Μέση Μηνιαία Θερμοκρασία ( C) Ιαν Φεβ Μαρ Απρ Μαϊ Ιουν Ιουλ Αυγ Σεπ Οκτ Νοε Δεκ 0 0 Ιαν Φεβ Μαρ Απρ Μαϊ Ιουν Ιουλ Αυγ Σεπ Οκτ Νοε Δεκ 0 Μηνιαίο Ύψος Βροχής (mm) Μέση Μηνιαία Θερμοκρασία ( C) Μηνιαίο Ύψος Βροχής (mm) Μέση Μηνιαία Θερμοκρασία ( C) 80 Μ.Σ. NOTIA ΠΕΛΛΑΣ Μ.Σ. ΘΕΟΔΩΡΑΚΙΟΥ Μέσο μηνιαίο ύψος βροχής (mm) Μέση Μηνιαία Θερμοκρασία ( C) Μέσο μηνιαίο ύψος βροχής (mm) Μέση Μηνιαία Θερμοκρασία ( C) Ιαν Φεβ Μαρ Απρ Μαϊ Ιουν Ιουλ Αυγ Σεπ Οκτ Νοε Δεκ 0 0 Ιαν Φεβ Μαρ Απρ Μαϊ Ιουν Ιουλ Αυγ Σεπ Οκτ Νοε Δεκ 0 Μηνιαίο Ύψος Βροχής (mm) Μέση Μηνιαία Θερμοκρασία ( C) Μηνιαίο Ύψος Βροχής (mm) Μέση Μηνιαία Θερμοκρασία ( C) Σχήμα 14: Τα ομβροθερμικά διαγράμματα των μετεωρολογικών σταθμών της περιοχής έρευνας 99

100 Η βλάστηση Η βλάστηση αποτελεί τον φυσικό προστατευτικό μανδύα, ο οποίος παρεμβάλλεται μεταξύ των ατμοσφαιρικών κατακρημνισμάτων και της γήινης επιφάνειας, εμποδίζοντας την εκδήλωση χειμαρρικών φαινομένων. Η ύπαρξη ενός σύμπυκνου φυτοκαλλύματος και ιδίως του δάσους προστατεύει το γεωυπόθεμα από τη διάβρωση το στερεώνει με το ριζικό σύστημα των φυτών, ενώ παίζει ρυθμιστικό ρόλο στο υδατικό ισοζύγιο μιας περιοχής (Στεφανίδης 2004). Όπως έχει αποδειχθεί (Brechtel και Krecmer 1971, Kotoulas 1975), το δάσος: - συγκρατεί στην κοσμοστέγη του ποσότητα νερού που φθάνει τα 20-50% του ετήσιου ύψους βροχής και εξατμίζεται στην ατμόσφαιρα. - αυξάνει την ποσότητα του νερού που διηθείται στο έδαφος σε βάρος της επιφανειακής απορροής και σε όφελος των υπόγειων νερών και των πηγών - μειώνει τις πλημμυρικές αιχμές της απορροής κατά 30-60% και τέλος - στερεώνει και προστατεύει το έδαφος και αναγκάζει τα όμβρια νερά να κινούνται στην επιφάνεια των λεκανών απορροής αργά και δια μέσου του εδάφους Ενώ σχετικά με την ποσότητα του νερού που απορρέει σε δάση και σε χορτολιβαδικής και γεωργικές εκτάσεις (Ljubomi 1997) έχει διαπιστωθεί : - Η ταχύτητα του νερού που απορρέει στα Δάση είναι 4-5 φορές μικρότερη σε σχέση με τα χορτολίβαδα και τις γεωργικές καλλιέργειες - Η παραμένοντες ποσότητες νερού σε μια δασωμένη λεκάνη απορροής ήταν 4-5 φορές μεγαλύτερες - Το νερό απορρέει αργά στις λεκάνες με υψηλό ποσοστό δασοκάλυψης έχοντας μια περίοδο απορροής 12 φορές μεγαλύτερη από τις γεωργικές ή χορτολιβαδικές εκτάσεις. Ένα μεγάλο ποσοστό της περιοχής έρευνας (Σχ. 15) αποτελεί μέρος του δικτύου Natura Πρόκειται για περιοχές οι οποίες φιλοξενούν φυσικούς τύπους οικοτόπων και οικοτόπους ειδών που είναι σημαντικοί σε ευρωπαϊκό επίπεδο. Αποτελείται από δύο κατηγορίες περιοχών, Ζώνες Ειδικής Προστασίας (ΖΕΠ) για την Ορνιθοπανίδα, όπως ορίζονται στην Οδηγία 79/409/EK εδώ ανήκουν και οι τέσσερις περιοχές Natura που εμφανίζονται στην περιοχή έρευνας, και στους «Τόπους Κοινοτικής Σημασίας (ΤΚΣ)» όπως ορίζονται στην Οδηγία 92/43/ΕΚ σε αυτήν την κατηγορία ανήκουν μόνο οι ΚΟΡΥΦΕΣ ΟΡΟΥΣ ΒΟΡΑ και ΟΡΗ ΤΖΕΝΑ. 100

101 Σχήμα 15: Περιοχές του δικτύου Natura 2000 της περιοχής έρευνας Όπως προκύπτει από τα στοιχεία των διαχειριστικών μελετών από φυτογεωγραφικής άποψης η δασική βλάστηση στην περιοχή έρευνας κατατάσσεται στις παρακάτω τέσσερις φυτοκοινωνικές διαπλάσεις (Ντάφης 1976). Την διάπλαση των παραποτάμιων δρυών (FLUVIL SILVAR) Η διάπλαση αυτή καταλαμβάνει τους κώνους, τις κοίτες και τις όχθες των χειμάρρων των κλάδων και κλαδίσκων αυτών. Στην σύνθεση αυτή λαμβάνουν μέρος κυρίως ο πλάτανος, η Λεύκη, η ιτιά και άλλα είδη. Την διάπλαση των σκληρόφυλλων αείφυλλων πλατύφυλλων DURRI SILVAE. Η διάπλαση αυτή απαντάται εδώ με ενώσεις κυρίως πρίνου και οξύκερδου στα ψυχρότερα και υγρότερα σημεία. Στην διάπλαση των φυλλοβόλων κατά των χειμώνα πλατύφυλλων (ΑESTATISILVAE) Στην σύνθεση της διάπλασης αυτής λαμβάνουν μέρος οι παρακάτω φυτοκοινωνικές ενώσεις. -Φυτοκοινωνική ένωση της καστανιάς (CASTANEA VESGA) - Φυτοκοινωνική ένωση της οξιάς (Jagus SILVATICA) 101

102 - Φυτοκοινωνική ένωση της δρυός με τις ποικιλίες έμμισχου δρυός (QUERCUS PEDUNECULATA) και της άμισχου δρυός (QUER. SESSILIFROLA) και άλλων δρυών. Την διάπλαση των κωνοφόρων και συγκεκριμένα των ψυχρόβιων Στην σύνθεση της διάπλασης αυτής λαμβάνουν μέρος οι εξής φυτοκοινωνικές ενώσεις: Η φυτοκοινωνική ένωση της μαύρης πεύκης (P. Nigra), η φυτοκοινωνική ένωση της ελάτης (Αbies Pectisata), η φυτοκοινωνική ένωση της δασικής πεύκης (P. Silvestris), η φυτοκοινωνική ένωση της πενταβέλονου (P. Peuge). Από τα παραπάνω αναφερθέντα δασικά είδη, εκείνα τα οποία έχουν σημασία από δασικής άποψης είναι η οξιά, η δρυς, η δασική πεύκη και η μαύρη. Η οξιά είναι το επικρατέστερο δασικό είδος στις υπόψη περιοχές απαντάτε στα μ. και συναντάτε σε πρεμνοφυή και σπερμοφυή μορφή. Η μελέτη της κατανομής των διαφόρων δασοπονικών ειδών στην περιοχής έρευνας πραγματοποιήθηκε από: α) τα όρια των εδαφοπονικών μορφών των διαχειριστικών χαρτών κλίμακας 1: της Δασικής Υπηρεσίας β) Ορθοφωτοχάρτες του Υπουργείου Γεωργίας όπου ήταν διαθέσιμοι (Εικ. 22) γ) με επιτόπιες μεταβάσεις στην περιοχή έρευνας. Εικόνα 22: Οι λεκάνες απορροής, Καμίνια (15), Μαργαρίτας (16) και Ανώνυμο (17) Με βάση τα παραπάνω ψηφιοποιήθηκαν τα όρια των μορφών βλάστησης και συντάχθηκε ο χάρτης με την κατανομή των δασοπονικών ειδών για τις λεκάνη απορροής της περιοχής έρευνας (σχήμα 16). 102

103 ² ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ ΣΧΟΛΗ ΔΑΣΟΛΟΓΙΑΣ ΚΑΙ ΦΥΣΙΚΟΥ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ ΤΟΜΕΑΣ ΔΑΣΟΤΕΧΝΙΚΩΝ ΚΑΙ ΥΔΡΟΝΟΜΙΚΩΝ ΕΡΓΩΝ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΔΙΕΥΘΕΤΗΣΗΣ ΟΡΕΙΝΩΝ ΥΔΑΤΩΝ ΟΡΘΟΛΟΓΙΚΗ ΔΙΑΧΕΙΡΙΣΗ ΛΕΚΑΝΩΝ ΑΠΟΡΡΟΗΣ ΜΕ ΤΗΝ ΑΝΑΠΤΥΞΗ ΓΕΩΓΡΑΦΙΚΟΥ ΣΥΣΤΗΜΑΤΟΣ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΩΝ ΘΕΜΑ ΕΡΕΥΝΑΣ: 18 7 ΕΠΙΒΛΕΠΩΝ: Δρ. Στεφανίδης Παναγιώτης ΣΥΝΤΑΚΤΗΣ: M.Sc Μυρωνίδης Δημήτριος ΤΙΤΛΟΣ ΧΑΡΤΗ: 6 Kλίμακα: Χάρτης Κατανομής Βλάστησης YΠΟΜΝΗΜΑ Σχήμα: 16 1: Kilometers Δάσος Δασικής Πεύκης Δάσος Σημύδας - Πλατάνου Δάσος Δασικής Πεύκης - Οξυάς Δάσος Φυλλοβόλων Θάμνων Δάσος Δρυός Δάσος Χαλεπίου Πεύκης Δάσος Καστανιάς Δρυός Δάσος δρυός Φυλλοβόλων Θάμνων Δάσος Μαύρης Πεύκης Μ.Δ. Δασικής Πεύκης Δάσος Μαύρης Πεύκης - Δασικής Πεύκης Μ.Δ. Δρυός Δάσος Μαύρης Πεύκης - Δρυός Μ.Δ. Μαύρης Πεύκης Δάσος Μαύρης Πεύκης - Πενταβέλονου Πεύκης Μ.Δ. Οξυάς Δάσος Μαύρης Πεύκης - Φυλ. Θάμνων Μ.Δ. Φυλλοβόλων Θάμνων Δάσος Μαύρης Πεύκης Οξυάς Βοσκότοποι Δάσος Οξυάς Θαμνώνες Δάσος Οξυάς Δρυός Γεωργικές Καλλιέργειες Δάσος Οξυάς Ελάτης Άγονα Δάσος Πλατάνου Οικισμοί

104 Παρατηρώντας τον χάρτη κατανομής βλάστησης διαπιστώνουμε την ύπαρξη 23 κατηγοριών βλάστησης, αριθμός πολύ μεγάλος ο οποίος δυσχεραίνει την εξαγωγή συμπερασμάτων και την ερμηνεία του χάρτη. Επίσης κάποια άλλη περιοχή μελέτης θα μπορούσαμε να έχουμε 30 εντελώς διαφορετικές κατηγορίες βλάστησης (π.χ. Δάση ψυχρόβιων κωνοφόρων, Φράξου κλπ.). Γεννάται λοιπόν η ανάγκη της αναταξινόμησης των μορφών βλάστησης και ομαδοποίηση της σε ευρύτερης κατηγορίες χρήσεων γης οι οποίες θα εξυπηρετούν καλύτερα της ανάγκες της Διευθέτησης Ορεινών Χειμάρρων. Πίνακας 13: Ευρύτερες κατηγορίες χρήσεων γης και κωδικοποίηση τους α/α Κατηγορία χρήσεων γης Κωδικός 1. Δάση Δ 2. Μερικώς δασοσκεπείς εκτάσεις ΜΔ 3. Γεωργικές καλλιέργειες ΓΚ 4. Θαμνώνες - Βοσκότοποι ΘΒ 5. Άγονα - Οικισμοί ΑΟ Αφού πραγματοποιηθεί η αναταξινόμηση και ομαδοποίηση των κατηγοριών βλάστησης με βάση τον κωδικό (Πίνακας 13) μέσα στην γεωβάση, τότε στην λίστα των επιπέδων υπάρχει ένα Layer Χρήσεις Γης το οποίο περιέχει τρία πεδία: KLEK, μορφής κειμένου, με την πληροφορία σχετικά με το όνομα της λεκάνης XRISI, μορφής κειμένου, με την πληροφορία σχετικά με την κατηγορία της χρήσης γης Shape_Area, μορφής αριθμού, που περιέχει τα εμβαδά των πολυγώνων Αφού ολοκληρωθεί η παραπάνω διαδικασία και χωριστούν οι λεκάνες απορροής σε χρήσεις γης τότε παρέχεται η δυνατότητα επιλέγοντας από το μενού ΑΝΑΛΥΣΕΙΣ/Ανάλυση χρήσεων γης άθροισης των εμβαδών των χρήσεων ανά λεκάνη απορροής επιλέγοντας το κουμπί εντολών «Καταμέτρηση» (Εικόνα 23). Ακολούθως εάν επιλέξουμε το κουμπί εντολών «Εκτύπωση» τότε τα αποτελέσματα της καταμέτρησης εξάγονται στο Excel σε κατάσταση προεπισκόπησης εκτύπωσης, όπου έχουμε την δυνατότητα είτε εκτύπωσης είτε να πραγματοποιήσουμε κάποια άλλη ενέργεια. Τέλος επιλέγοντας «Επιστροφή» έχει ως αποτέλεσμα να επανέλθουμε στο περιβάλλον του ArcMAP. 104

105 Εικόνα 23: Το μενού ΑΝΑΛΥΣΕΙΣ της εφαρμογής και τα αποτελέσματα της ανάλυσης χρήσεων γης για τις λεκάνες απορροής της περιοχής έρευνας Δομή και λειτουργία του κώδικα: Οι υπορουτίνες της εφαρμογής αποτελούνται από τρία κουμπιά ελέγχου α)επιστροφή β)εκτύπωση γ)καταμέτρησης καθώς και μιας ράβδου όπου καταγράφεται η πρόοδος (Εικόνα 23). Επιλέγοντας από το μενού Αναλύσεις/Ανάλυση χρήσεων γης πριν γίνει η εκκίνηση της φόρμας και γίνει ορατή πραγματοποιείται η ακόλουθη διεργασία: Ερευνάται η λίστα με τα ονόματα των Layer για το επίπεδο των χρήσεων γης Set pflayer = FindLayer2("Χρήσεις Γης") Στον πίνακα των ιδιοτήτων του επιπέδου ερευνάται το πεδίο «KLEK» το οποίο περιέχει τα ονόματα των λεκανών απορροής. Εκτελείται βρόγχος μορφής Do/Until για κάθε γραμμή του πίνακα των ιδιοτήτων του θέματος και καταμετρούνται τα ονόματα των λεκανών που υπάρχουν στο πεδίο αυτό και τα οποία εμφανίζονται στην στήλη Β2 (Ονομασία Χειμαρρικού Ρέματος). Για τις στήλες από D ως και J (Δάση ως Οικισμοί) αμέσως μετά τα ονόματα των λεκανών εισάγουμε την συνάρτηση SUM του Excel η οποία αθροίζει όλους τους αριθμούς που υπάρχουν στα προηγούμενα κελιά. Me.Spreadsheet1.Range("F").Formula = "=SUM(F") Για τις ίδιες στήλες στην επόμενη γραμμή εισάγεται ανάλογη συνάρτηση του Excel η οποία υπολογίζει τα ποσοστά για κάθε κατηγορίας χρήσεων γης. Me.Spreadsheet1.Range("F").NumberFormat = "#.0 %" 105

106 Το αποτέλεσμα της παραπάνω διαδικασίας είναι όταν ξεκινάει η φόρμα να εμφανίζονται τα ονόματα των λεκανών απορροής και να έχουν εισαχθεί τα επιμέρους αθροίσματα και ποσοστά για τις κατηγορίες χρήσεων γης. Επιλέγοντας το κουμπί εντολών «Καταμέτρηση» Ερευνάται στην λίστα με τα ονόματα των Layer να το επίπεδο των χρήσεων γης Set pflayer = FindLayer2("Χρήσεις Γης") και ο πίνακας των ιδιοτήτων του θέματος. Εμφανίζεται γραμμή προόδου διεργασιών η οποία παρουσιάζει την πρόοδο του βρόγχου τον οποίο πρόκειται να εκτελέσουμε ακολούθως. (Me.ProgressBar1.Visible = True) Εκτελείται ένας βρόγχος μορφής For/To For i = 1 To ptable.rowcount(nothing) ο οποίος για κάθε σειρά του πίνακα των ιδιοτήτων του θέματος (prow.value) παίρνει τις τιμές που υπάρχουν σε κάθε γραμμή για τα πεδία - KLEK το οποίο περιέχει τα ονόματα των λεκανών απορροής ptable.findfield("uph") - XRISI το οποίο περιέχει την πληροφορία των κωδικό της κατηγορίας χρήσης γης - Shape_Area το οποίο έχει τα εμβαδά των πολυγώνων Εκτελείται μια Select Case έκφραση για το πεδίο χρήση όπου ανάλογα ποια περίπτωση κατηγορίας χρήσης έχουμε εκτελείται διαφορετικό τμήμα του κώδικα: Select Case Xrisi - Case "Δ" τότε αθροίζεται το εμβαδό του πολυγώνου (πεδίο Shape_Area ) και η τιμή που υπολογίζεται εισάγεται στην στήλη E του φύλλου εργασίας του Excel (Δάση). - Case "ΜΔ" τότε αθροίζεται το εμβαδό του πολυγώνου (πεδίο Shape_Area ) και η τιμή που υπολογίζεται εισάγεται στην στήλη F του φύλλου εργασίας του Excel (Μερικώς Δασοσκεπείς). - Case "ΑΟ" τότε αθροίζεται το εμβαδό του πολυγώνου (πεδίο Shape_Area ) και η τιμή που υπολογίζεται εισάγεται στην στήλη G του φύλλου εργασίας του Excel (Άγονα). - Case "ΓΚ" τότε αθροίζεται το εμβαδό του πολυγώνου (πεδίο Shape_Area ) και η τιμή που υπολογίζεται εισάγεται στην στήλη H του φύλλου εργασίας του Excel (Γεωργικές Καλλιέργειες). 106

107 - Case "ΘΒ" τότε αθροίζεται το εμβαδό του πολυγώνου (πεδίο Shape_Area ) και η τιμή που υπολογίζεται εισάγεται στην στήλη I του φύλλου εργασίας του Excel (Θαμνώνες - Βοσκότοποι). - Case Else αν δεν είναι οποιαδήποτε από τις παραπάνω κατηγορίες τότε αθροίζεται το εμβαδό του πολυγώνου (πεδίο Shape_Area ) και η τιμή που υπολογίζεται εισάγεται στην στήλη J του φύλλου εργασίας του Excel (Οικισμοί). Οι αλλαγές της εμφάνισης του φύλλου του Excel εμφανίζονται Me.Repaint Επιλέγοντας το κουμπί εντολών «Εκτύπωση», τα δεδομένα του φύλλου Excel το οποίο έχει ενσωματωθεί μέσα στην εφαρμογή του ArcG.I.S. αντιγράφονται από την στήλη Β2 έως την στήλη Ι Me.Spreadsheet1.Range("B2:I").Copy επικολλούνται σε ένα «κλασσικό» βιβλίο του Microsoft Excel στο φύλλο ένα και με αρχικό σημείο επικόλλησης το κελί Α1. wsheet.range("a1").pastespecial (xlpasteall) γίνεται ορατό το βιβλίο εργασίας appexcel.visible = True προβάλλονται τα δεδομένα σε κατάσταση προεπισκόπησης εκτύπωσης. appexcel.worksheets.printpreview Επιλέγοντας το κουμπί εντολών «Επιστροφή» εκτελείται η λειτουργία της αποφόρτωσης της φόρμας από την μνήμη του συστήματος Ακολούθως δίνεται στον πίνακα 14 η κατανομή των χρήσεων γης για τις λεκάνες απορροής τις περιοχής έρευνας όπως προέκυψαν από την εκτέλεση της παραπάνω ρουτίνας. Α/Α Πίνακας 14: Κατανομή χρήσεων γης στην περιοχή έρευνας (Κm 2 ) Ονομασία Εμβαδό Μερικώς Δάση Λεκάνης Δασοσκεπείς Άγονα Γεωργικές Θάμνοι Καλλιέργειες Βοσκότοποι Οικισμοί Χειμαρρικού Ρεύματος (Km 2 ) (Km 2 ) (Km 2 ) (Km 2 ) (Km 2 ) (Km 2 ) (Km 2 ) (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) (9) 1Πεδινή διαδρομή Ανώνυμο Μαργαρίτας Καμίνια Γρηάς

108 Α/Α Ονομασία Εμβαδό Μερικώς Δάση Λεκάνης Δασοσκεπείς Άγονα Γεωργικές Θάμνοι Καλλιέργειες Βοσκότοποι Οικισμοί Χειμαρρικού Ρεύματος (Km 2 ) (Km 2 ) (Km 2 ) (Km 2 ) (Km 2 ) (Km 2 ) (Km 2 ) (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) (9) 6Ξεροπόταμος Όρμας Προσήλιον Μυρόρρεμα Σωσίτσα Μελισσότοπος Ασπρόρρεμα Παραμαγούλα Καραβίδια Λεπτοκαρυάς Καθαρόρρεμα Βαθύ νερό Ξηροπόταμος Σύνολα % 100 % 66.1 % 9.7 % 1.4 % 10.6 % 12.0 % 0.2 % Τέλος από τον παραπάνω πίνακα προέκυψαν τα ποσοστά ανά κατηγορία χρήσης γης τα οποία παρουσιάζονται αναλυτικά στον πίνακα 15. ενώ στον χάρτη 17 παρουσιάζεται η κατανομή τους στις λεκάνες απορροής της περιοχής έρευνας. Α/Α Πίνακας 15: Κατανομή χρήσεων γης για τις λεκάνες απορροής της περιοχής έρευνας (%) Ονομασία Εμβαδό Μερικώς Δάση Λεκάνης Δασοσκεπείς Άγονα Γεωργικές Θάμνοι Χειμαρρικού Καλλιέργειες Βοσκότοποι Οικισμοί Ρεύματος Km 2 (%) (%) (%) (%) (%) (%) (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) (9) 1 Πεδινή διαδρομή Ανώνυμο Μαργαρίτας Καμίνια Γρηάς Ξεροπόταμος Όρμας

109 Α/Α Ονομασία Εμβαδό Μερικώς Δάση Λεκάνης Δασοσκεπείς Άγονα Γεωργικές Θάμνοι Χειμαρρικού Καλλιέργειες Βοσκότοποι Οικισμοί Ρεύματος Km 2 (%) (%) (%) (%) (%) (%) (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) (9) 8 Προσήλιον Μυρόρρεμα Σωσίτσα Μελισσότοπος Ασπρόρρεμα Παραμαγούλα Καραβίδια Λεπτοκαρυάς Καθαρόρρεμα Βαθύ νερό Ξηροπόταμος Σύνολα Από τους παραπάνω πίνακες συμπεραίνουμε τα εξής: - Υπάρχει σημαντικό ποσοστό δασοκάλυψης των λεκανών απορροής 66.1 % - Από τα 17 χειμαρρικά ρέματα μόνο τα Ξηροπόταμος, Λεπτοκαρυάς και Ανώνυμο εμφανίζουν ποσοστό δασοκάλυψης μικρότερο του (50%) - Οι επιμέρους σχηματισμοί (μερικώς δασοσκεπείς, γεωργικές καλλιέργειες, θάμνοι & βοσκότοποι) παρουσιάζουν ομοιόμορφη κατανομή με ποσοστό που κυμαίνεται γύρω στο 10%. - Τα ποσοστά των οικισμών και άγονων είναι αμελητέα (1,6%) - Κύριο μορφολογικό γνώρισμα των λεκανών απορροής της περιοχής έρευνας αποτελούν οι επικρατούσες ισχυρότατες κλίσεις επί των πρανών και της κοίτης των ωστόσο η πλούσια βλάστηση και τα μεγάλα ποσοστά δασοκάλυψης ασκούν προστατευτική παρέμβασης εμποδίζοντας την διάβρωση και τη γένεση πλημμύρων. 109

110 12 14 ² ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ ΣΧΟΛΗ ΔΑΣΟΛΟΓΙΑΣ ΚΑΙ ΦΥΣΙΚΟΥ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ ΤΟΜΕΑΣ ΔΑΣΟΤΕΧΝΙΚΩΝ ΚΑΙ ΥΔΡΟΝΟΜΙΚΩΝ ΕΡΓΩΝ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΔΙΕΥΘΕΤΗΣΗΣ ΟΡΕΙΝΩΝ ΥΔΑΤΩΝ ΘΕΜΑ ΕΡΕΥΝΑΣ: ΕΠΙΒΛΕΠΩΝ: ΟΡΘΟΛΟΓΙΚΗ ΔΙΑΧΕΙΡΙΣΗ ΛΕΚΑΝΩΝ ΑΠΟΡΡΟΗΣ ΜΕ ΤΗΝ ΑΝΑΠΤΥΞΗ ΓΕΩΓΡΑΦΙΚΟΥ ΣΥΣΤΗΜΑΤΟΣ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΩΝ Δρ. Στεφανίδης Παναγιώτης 7 ΣΥΝΤΑΚΤΗΣ: M.Sc Μυρωνίδης Δημήτριος 6 ΤΙΤΛΟΣ ΧΑΡΤΗ: Χάρτης Κατανομής Χρήσεων Γης 5 4 Kλίμακα: 1: Σχήμα: 17 YΠΟΜΝΗΜΑ Kilometers 3 2 Όρια Λεκανών απορροής Υδρογραφικό δίκτυο Οικισμοί Δάση Μερικώς Δασοσκεπή Άγονα Γεωργικές Καλλιέργειες Θάμνοι Βράχια

111 Πολλές φορές μας ενδιαφέρει να εξάγουμε γρήγορα τα στοιχεία που αφορούν την κατανομή των χρήσεων γης για μια συγκεκριμένη λεκάνη απορροής. Έτσι από το μενού ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΕΣ/χρήσεις γης φορτώνει εργαλείο το οποίο αφού επιλεγεί περιμένει να «επιλέξουμε» κάποια λεκάνη απορροής (Εικόνα 24). Μόλις πραγματοποιηθεί αυτή η ενέργεια, εμφανίζεται η παρακάτω φόρμα η οποία περιέχει την πληροφορία για τις κατηγορίες χρήσεων γης της συγκεκριμένης λεκάνης απορροής. Εάν επιλέξουμε σημείου του χάρτη όπου δεν υπάρχει λεκάνη απορροής, τότε παρουσιάζεται το πληροφοριακό μήνυμα το οποίο μας ενημερώνει ότι: «στο σημείο αυτό δεν εντοπίζεται λεκάνη απορροής». Εικόνα 24: Η μορφή των χρήσεων γης για το Χ.Ρ. Γρηάς Το εργαλείο χρήσεις γης δεν πραγματοποιεί κάποια ενέργεια αν προηγουμένως δεν «επιλέξουμε» ένα σημείο στον χάρτη. Όσον αφορά την Δομή και λειτουργία του κώδικα του συγκεκριμένου εργαλείου: Ερευνάται η λίστα με τα ονόματα των Layer για το επίπεδο Χρήσεις Γης και Λεκάνες και ορίζει ως τρέχων επίπεδο τις Λεκάνες For i = 0 To pmap.layercount 1 If pmap.layer(i).name = " Χρήσεις Γης Then Set player = pmap.layer(i) Αλλάζει ο δείκτης του ποντικιού, μας επιτρέπει να χτυπήσουμε στον χάρτη και στο σημείο που θα χτυπήσουμε, γίνεται κυκλικός έλεγχο σε απόσταση ίση με το 0,005 του ενεργού γραφικού περιβάλλοντος που έχουμε ορατό εκείνη την στιγμή στην οθόνη μας για την ύπαρξη λεκάνης απορροής. Αν δεν υπάρχει, με έκφραση μορφής if then else μας ενημερώνει με ένα παράθυρο μηνύματος ότι στο σημείο αυτό δεν εμφανίζεται λεκάνη απορροής, ενώ αν 111

112 υπάρχει λεκάνη απορροής κυκλώνει την λεκάνη και πραγματοποιείται στιγμιαία λάμψη της λεκάνης που έχει επιλεχθεί (pidobj.flash pmxapp.display). Πραγματοποιεί ερώτημα στον πίνακα των ιδιοτήτων του επιπέδου Χρήσεις Γης σχετικά με την ύπαρξη του πεδίου KLEK και απομονώνει τις εγγραφές που αφορούν την λεκάνη που έχει προηγουμένως επιλέξει. pqueryfilter.subfields = "KLEK" pqueryfilter.whereclause = "KLEK = '" + pidobj.name + "'" Κάθε μορφή χρήσεων γης παίρνει μια αρχική τιμή ίση με το μηδέν ώστε αν επιλέξουμε στην συνέχεια μια επόμενη λεκάνη απορροής να μην προστίθενται τα εμβαδά των χρήσεων γης της νέας λεκάνης σε αυτά της προηγούμενης λεκάνης. Ορίζει δυο μεταβλητές της v1 και v2 η τιμή των οποίων προέρχεται αντίστοιχα από τα πεδία Xrisi που περιέχει την πληροφορία για την χρήση γης και Shape_Area που περιέχει την πληροφορία του εμβαδού του επιπέδου Χρήσεις Γης. Για όλες τις εγγραφές του πίνακα των ιδιοτήτων του θέματος (Do Until pfeat is Nothing) ξεκινώντας από την τιμή μηδέν για τις παραπάνω δυο μεταβλητές εκτελείται βρόγχος μορφής if then else και κάθε γραμμή του πίνακα εξετάζεται εάν: if v1 = Δ Then Δ = v2 + Δ Elself v1 = ΜΔ Then ΜΔ = v2 + ΜΔ Elself v1 = ΑΟ Then ΑΟ = v2 + ΑΟ Elself v1 = ΓΚ Then ΓΚ = v2 + ΓΚ Elself v1 = ΘΒ Then ΘΒ = v2 + ΘΒ Else ΟΙΚ = v2 + ΟΙΚ Ενώ υπολογίζεται και το συνολικό εμβαδό της λεκάνης syn = Δ + ΜΔ + ΑΟ + ΓΚ + ΘΒ + ΟΙΚ Το αποτέλεσμα αυτό του βρόγχου είναι να αθροίζονται όλα τα εμβαδά της ίδιας κατηγορίας χρήσης γης για μια συγκεκριμένη λεκάνη απορροής. Οι τιμές για τις κατηγορίες χρήσεων γης (Δ, ΜΔ, ΑΟ, ΓΚ, ΘΒ και ΟΙΚ) που υπολογίζονται με αυτόν τον τρόπο εμφανίζονται στην φόρμα της εικόνας 7 τόσο ως σύνολα Φόρμα Χρήσεις.Δάση = Format(Δ / , "0.00"), όσο και ως ποσοστό Φόρμα Χρήσεις.Δάση = Format(Δ / syn, "0.0 %"). Όλη η παραπάνω διαδικασία του εργαλείου αποθηκεύεται στο This Document για λόγους καλύτερης σύνταξης και σαφήνειας ώστε να μπορούμε να καλούμε την 112

113 φόρμα και να εκτελείται εύκολα όποτε εμείς το επιθυμούμε αντί να έχουμε ένα μεγάλο και πολύπλοκο κώδικα. Η φόρμα που εμφανίζεται στην συνέχεια με την πληροφορία για την κατανομή των χρήσεων ως εμβαδό και ποσοστό (εικόνα 7) περιέχει δυο κουμπιά εντολών: Tο κουμπί εντολών Επιστροφή από το οποίο γίνεται το κλείσιμο της φόρμας και η αποφόρτωση της φόρμας από την μνήμη του προγράμματος και Εκτύπωση που εξάγει σε πίνακα την κατανομή των χρήσεων γης της συγκεκριμένης λεκάνης απορροής. Μέσα στον φάκελο στον οποίο υπάρχει η εφαρμογή υπάρχουν διάφορα πρότυπα εγγράφων του Microsoft Word (μορφής dot) ένα από αυτά ονομάζεται "Xrhseis.dot". Μέσα στο έγγραφο αυτό υπάρχει κενός δημιουργημένος πίνακας με 9 στήλες και 5 γραμμές. Επιλέγοντας εκτύπωση προκαλείται η έξοδος των δεδομένων στην τέταρτη για τα εμβαδά και στην πέμπτη γραμμή του πίνακα για τα ποσοστά και στις αντίστοιχες στήλες. Το τελικό αποτέλεσμα αποθηκεύεται σε ένα αρχείο Microsoft Word (temp1.doc) μέσα στον ίδιο φάκελο που βρίσκεται και η εφαρμογή ενώ στην συνέχεια παρουσιάζεται υπόδειγμα για το Χειμαρρικού Ρέματος Γρηάς (Πιν. 16). Πίνακας 16: Η άμεση έξοδος των κατηγοριών κάλυψης γης για το Χειμαρρικό Ρέμα Γρηάς Α/Α Ονομασία χειμαρρικού ρεύματος Δάση Μερικώς Δασοσκεπής Χρήσεις Γης (Εμβαδά σε Km 2 ) Άγονα Γεωργικές Καλλιέργειες Θάμνοι, Βοσκότοποι Οικισμοί Εμβαδό λεκάνης απορροής (Κm 2 ) ,95 0,31 0,00 5,91 0,00 0,15 16,32 1 Λεκάνη 5 61,0 1,9 % 0,0 % 36,2 % 0,0 % 0,9 % 113

114 Γεωλογικό υπόθεμα Το πέτρωμα αποτελεί το γήινο υπόθεμα, πάνω στο οποίο απορρέουν τα όμβρια ύδατα. Αυτό μέσω της διάβρωσης, της αποσάθρωσης, των γεωλισθήσεων και των γεωκατακρημνίσεων τροφοδοτεί τα κινούμενα ύδατα με φερτές ύλες. Γεωλογικός η ορεινή περιοχή του λεκανοπεδίου Αλμωπίας αποτελεί συνέχεια του κρυσταλλοσχιστώδους όγκου της Ροδόπης. Τα πετρώματα που απαντώνται στην περιοχή αποτελούνται από γνεύσιους, μαρμαρυγιακούς σχιστόλιθους, μάρμαρα και ασβεστόλιθους. Η πεδινή περιοχή προήλθε από λιμναίες αποθέσεις και κώνους κορρημάτων. Για να προσδιορίσουμε το είδος και την έκταση των πετρωμάτων τα οποία απαντώνται στην περιοχή, χρησιμοποιήσαμε τους Γεωλογικούς χάρτες του Ιδρύματος Μεταλλευτικών και Γεωλογικών Ερευνών (Ι.Γ.Μ.Ε.) κλίμακας 1: και συγκεκριμένα τα φύλλα Βιτολίτσε, Πρόμαχοι, Σκρά, Άρνισσα, Έδεσσα και Γιαννιτσά. Έπειτα ακολούθησε η ψηφιοποίηση των ορίων των γεωλογικών σχηματισμών και η παραγωγή ενός πολυγωνικού επιπέδου (cover του Arc/info) για τα πετρώματα της περιοχής έρευνας. Από την ψηφιοποίηση των χαρτών προέκυψαν ότι τα κύρια πετρώματα που απαντώνται στην περιοχή έρευνας και τα οποία παρουσιάζονται αναλυτικά στο σχήμα 18. Παρατηρώντας τον χάρτη κατανομής πετρωμάτων διαπιστώνουμε την ύπαρξη 101 γενετικών κατηγοριών πετρωμάτων, αριθμός πολύ μεγάλος δυσχεραίνοντας την εξαγωγή συμπερασμάτων και την ερμηνεία του χάρτη. Επίσης σε κάποια άλλη περιοχή μελέτης θα μπορούσαμε να έχουμε 100 εντελώς διαφορετικές κατηγορίες πετρωμάτων. Γεννάται η ανάγκη της αναταξινόμησης των μορφών πετρωμάτων και ομαδοποίηση της σε ευρύτερης κατηγορίες με βάση τα χειμαρρικά φαινόμενα που εμφανίζουν. Για τον σκοπό αυτό κρίθηκε σκόπιμο να ταξινομηθούν τα γνωστά πετρώματα σε ευρύτερους πετρολογικούς σχηματισμούς με κριτήριο κατάταξης τους την ευπάθεια στα ατμοσφαιρικά κατακρημνίσματα και στην παραγωγή φερτών υλών. Έτσι διαμορφώνονται οι ακόλουθες ομάδες πετρολογικών σχηματισμών (Κωτούλας 1998, Στεφανίδης 1990): 114

115 Tm-sJmr 7 vol tf PzTschgn Jvol1 T-Jmrsp Tm-sJmr vol vol γ Ptsc Tm-sJschTm-sJmr vol Jsσπκφ Jsschk Tm-sJmr Jschph Ptsc Tm-sJmr Jsσπκφ γ Jsσπκφ vol Ptcs Ksk1d vol vol al Plik Pl-Pttv Jsσπκφ al1 vol al1 o Pt Htv T-Jvol al1 Ksk1d ² Ksk1d vol Hsc vol 12 vol tf tf vol HscKsk1d Ksk1d vol 14 T-Jmrsp T-Jmrsp Tm-sJmr Jsσπκφ Ksk1d tf Hsc Ptcs Pt la vol Tm-sJsch K9fl tf 11 tf T-Jsch Tc Jsmr Jsmr Pt Pt la 13 Hcssc Pl-Pttv tf Pzs-Tgn vol Jssch vol Pl-Pttv TcPzs-Tgn o la Jsσπκφ Jsσπκφ vol al1 Ng Tm-sJsch Js-Kist Ksk1d vol tf Jsσπκφ Hsc alc Htv Tm-sJsch T-JschPzs-Tgn Kfl1 Ksk1d al Jsmr Ksk1d Pt vol o Jsmr o vol Jsmro Jsch la Jsσπκφ Jsσπκφ tf al Jsσπκφ Hsc Ksk1d o Jsmr Jsmr la Ksk1d Jsσπκφ Jvol2 Tm-sJsch Pzs-Tgn o Hsc Hsc al1 jk Kfl2 tf Js-Kist o Jssch o sch Hsc vol al1 tf Js-Kiph Ksk1d Ksk1d tf T-Jvol Hcs1sc Ksk1d Jsmr Jsmr Ksfl Js Kfl2 o Jsσπκφ vol Ksk1d Kfl2 ojsmr Kfl2 σπκφ vol1sch Jvol Pz-Tschgn Ksk1d o al1 Jsmr Hcs1sc T-jimrsp vol vol Jssch vol Kfl2 Kfl2 o Hcs1sc Kfl2 jk Tm-sJsch Js-Kist JsmrJssch sch T-Jsch Kfl2 T-jimrsp 15 alctm-sjsch o vol sch Jsoc Pzs-Tgnqto T-Jssch ojsmr tf Jsoc o Jssch T-Jsch Hcs1sc Js Tc T-Jsch Jvol al HIisc o tfvoltf tf Hsc Jsmr tf Ksk1d o o tf T-jimrsp Js-KistJs-Kiphtf Htv Kist 10 Htv σπκφ Js Kikal Kik Htv tf Jsoc T-Jsch Js-Kk p al1 o Pzs-Tgn Ksk1d Jsoc Kik al JsKic Tc Ksk1d σπκφ Js Jsc 9 Kist Hcs1sc 16 o Jsoc Hcs1scKsk1d Js Jsoc T-jimrsp al1jsoc T-Jssch Jsoc Ksk PzsTmr Js-Kiph ojsoc T-Jssch Pzs-Tgn T-JsschJsk Kist Kist JsocT-JsschT-J.gn K1k Jsoc tf 8 al1 Ksk1d K8-9.K al1 ot-js.sch al1 o gn1 al1 K1co fl t-a T-Jsmr T-Js.sch o T-J.gn T-Js.sch sc t-a K8-9.K σπκφ al1 fg K1co T-Js?mr1d al1 o sch o 17 o K1co 1 T-Jsmrsch co al K8-9.K T-Js.sch t-a al1 cs5 al2 al1 al2 T-J.gn al1 ΘΕΜΑ K8-9.K al1 K5-9kd K8-9.K tv ΕΡΕΥΝΑΣ: sc cs4 al2 t-a fg co alco al co al cs4 co al co al al1 fg al1 al1 co al 18 al1 K8-9.K cs4 t-a t-a t-a cs1 ΕΠΙΒΛΕΠΩΝ: al1 al1 t-a t-a pla t-a cs2 K8-9.K t-a t-a δο co al K5-8k t-a o t-a co al Pz?-T.gn K8-9.K t-a o co al co al T-Js?mr1d t-a t-a ΣΥΝΤΑΚΤΗΣ: (Js-Ci)1 t-a K8-9.K co al K8-9.K 6 K5-8k t-a t-a K5-8k Ksk K8-9.K1 ΤΙΤΛΟΣ ΧΑΡΤΗ: (Js-Ci)4 M4 T-Js?mr1d co alk5-8k t-a K8-9.K al1 al1 fg K5-8k o Ksk M4 co al Ksk t-a al1 (Js-Ci)4 o co al co al (Js-Ci)4 4 co al (Js-Ci)1 5 K5-8k (Js-Ci)7k co al Ksk fa t-a t-a K8-9.K oo co al co al co al sch cs1 co al t-a co1al co al k (Js-Ci)5 (Js-Ci)5 (Js-Ci)4 scho co al (Js-Ci)5 co al t-a o K5-8k 3 co al co al(js-ci)5 fa co al fa o(js-ci)5 fa amr1 δο K8-9.K1 (Js-Ci)5 t-a(js-ci)3 co al co al K8-9.K1 co alco al Υδρογραφικό δίκτυο (Js-Ci)5 2 co al sh (Js-Ci)1 o(js-ci) Kilometers t-a t-a t-a t-a δο δο al1 t-a al1 δο t-a al2 al1 al1 vol PzTschgn Tm-sJsch Ptsc ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ ΣΧΟΛΗ ΔΑΣΟΛΟΓΙΑΣ ΚΑΙ ΦΥΣΙΚΟΥ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ ΤΟΜΕΑΣ ΔΑΣΟΤΕΧΝΙΚΩΝ ΚΑΙ ΥΔΡΟΝΟΜΙΚΩΝ ΕΡΓΩΝ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΔΙΕΥΘΕΤΗΣΗΣ ΟΡΕΙΝΩΝ ΥΔΑΤΩΝ ΟΡΘΟΛΟΓΙΚΗ ΔΙΑΧΕΙΡΙΣΗ ΛΕΚΑΝΩΝ ΑΠΟΡΡΟΗΣ ΜΕ ΤΗΝ ΑΝΑΠΤΥΞΗ ΓΕΩΓΡΑΦΙΚΟΥ ΣΥΣΤΗΜΑΤΟΣ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΩΝ Δρ. Στεφανίδης Παναγιώτης M.Sc Μυρωνίδης Δημήτριος Γενετικές κατηγορίες πετρωμάτων Kλίμακα: 1: Σχήμα: 18 Όρια Λεκανών απορροής YΠΟΜΝΗΜΑ Στον χάρτη παρουσιάζονται οι 101 κατηγορίες πετρωμάτων οι οποίες απαντώνται στην περιοχή έρευνας, ενώ λόγο του μεγάλου πλήθους των κατηγοριών είναι δύσκολη ως αδύνατη η δημιουργία υπομνήματος αλλά κάθε πολύγωνο έχει ετικέττα με των κωδικό του πετρώματος όμοια με αυτήν που έχουν οι χάρτες 1: του Ι.Γ.Μ.Ε.

116 Ο ασβεστολιθικός σχηματισμός (Κ): περιλαμβάνει τους ασβεστόλιθους, τα μάρμαρα, τους δολομίτες και τους κερατόλιθους. Στον σχηματισμό αυτό εμφανίζεται επίσης και σημαντική επιφανειακή διάβρωση με την οποία παρασύρεται το λεπτόκοκκο υλικό των κλιτών, ενώ το χονδρόκοκκο παραμένει επί τόπου ως λιθόστρωτο διάβρωσης. Αυλακωτή διάβρωση και γεωλισθήσεις δεν εμφανίζονται. Ο σχηματισμός αυτός υποδιαιρείται ως εξής: - ΚΑ: υποσχηματισμός με φαινόμενα αυξημένης έντασης (ασβεστόλιθοι, δολομίτες, κερατόλιθοι). - ΚΜ: υποσχηματισμός με φαινόμενα μειωμένης έντασης (μάρμαρα, κρυσταλλικοί ασβεστόλιθοι) Ο φλυσχικός σχηματισμός (F): περιλαμβάνει τον πετρολογικό σχηματισμό του φλύσχη και εμφανίζει κυρίως ολισθήσεις και κάθε είδους διαβρώσεις (λιγότερο την φαραγγωτή), απουσιάζουν οι αποσαθρώσεις. Ο σχιστολιθικός σχηματισμός (G): περιλαμβάνει τα πετρώματα που εμφανίζουν μακροσκοπικά σαφείς σχισμές ή ρωγμές όπως τα διάφορα είδη σχιστόλιθων και εμφανίζει όλα σχεδόν τα είδη των χειμαρρικών φαινομένων. Ο νεογενής σχηματισμός (S): περιλαμβάνει κυρίως άμμους, άγριλους, κροκαλοπαγή, ψαμμίτες κλπ. και εμφανίζει έντονες χαραδρωτικές, φαραγωτές και πρανικές διαβρώσεις. Ο σχηματισμός αυτός υποδιαιρείται ως εξής: - SΑ: υποσχηματισμός από νεογενείς λιμναίες και χερσαίες αποθέσεις με χειμαρρικά φαινόμενα αυξημένης έντασης (άμμοι, άργιλοι, μάργες, κροκαλοπαγή, λατυποπαγή κλπ.) - SΒ: υποσχηματισμός από νεογενή, μολασσικά ιζήματα με χειμαρρικά φαινόμενα μειωμένης έντασης. Ο κρυσταλοπυριγενής σχηματισμός (M): περιλαμβάνει τους γρανίτες, γνεύσιους, αμφιβολίτες, βασάλτες κ.λ.π. και εμφανίζει όλα τα είδη των χειμαρρικών φαινομένων εκτός από τις γεωλισθήσεις, σε ήπια μορφή. - Μ0: όξινος πυριγενής υποσχηματισμός με φαινόμενα ήπιας έντασης (γρανίτης, γρανοδιορίτης, μονζονίτης κλπ.) - ΜΓ: βασικός πυριγενής υποσχηματισμός με φαινόμενα συνήθους έντασης (οφειόλιθος, διαβάσης, δοκίτης, περιδοτίτης, σερπεντίνης κλπ.) - ΜΛ: μεταμορφωμένος πυριγενής υποσχηματισμός με φαινόμενα αυξημένης έντασης (γνεύσιος, αμφιβολίτης κλπ.) 116

117 Ο προσχωσιγενής σχηματισμός (A): περιλαμβάνει τα προσχωσιγενή καλλιεργούμενα εδάφη, τα οποία εμφανίζουν ήπιας μορφής χειμαρρικά φαινόμενα, (αυλακωτή, μικρή χαραδρωτική διάβρωση). Με βάση τα παραπάνω έγινε αναταξινόμηση και ομαδοποίηση των πετρωμάτων στις ακόλουθες έξι κατηγορίες χειμαρρικών πετρολογικών σχηματισμών του παρακάτω πίνακα 17. Πίνακας 17: Κατηγορίες χειμαρρικών πετρολογικών σχηματισμών και κωδικοποίηση τους α/α Χειμαρρικός πετρολογικός Κωδικός σχηματισμός 1. Ασβεστολιθικός σχηματισμός K 2. Φλυσχικός σχηματισμός F 3. Σχιστολιθικός σχηματισμός G 4. Νεογενής σχηματισμός S 5. Κρυσταλοπυριγενής σχηματισμός M 6. Προσχωσιγενής σχηματισμός A Αφού πραγματοποιηθεί η αναταξινόμηση και ομαδοποίηση σε κατηγορίες χειμαρρικών πετρολογικών σχηματισμών με βάση τον κωδικό (Πίνακας 17) μέσα στην γεωβάση τότε στην λίστα των επιπέδων υπάρχει ένα Layer Γεωλογικοί το οποίο περιέχει τρία πεδία: α) KLEK, μορφής κειμένου, με την πληροφορία σχετικά με το όνομα της λεκάνης β) SXIMATISMI, μορφής κειμένου, με την πληροφορία σχετικά με την κατηγορία του χειμαρρικού πετρολογικού σχηματισμού γ) Shape_Area, μορφής αριθμού, που περιέχει τα εμβαδά των πολυγώνων Αφού έχει ολοκληρωθεί η παραπάνω διαδικασία και έχουν χωριστεί οι λεκάνες απορροής σε κατηγορίες χειμαρρικών πετρολογικών σχηματισμών δίνεται η δυνατότητα επιλέγοντας από το μενού ΑΝΑΛΥΣΕΙΣ/Ανάλυση πετρολογικών σχημ. άθροισης των εμβαδών των χειμαρρικών πετρολογικών σχηματισμών ανά λεκάνη απορροής επιλέγοντας το κουμπί εντολών «Καταμέτρηση» (Εικόνα 25). Ακολούθως επιλέγοντας το κουμπί εντολών «Εκτύπωση» τα αποτελέσματα της καταμέτρησης εξάγονται στο Excel σε κατάσταση προεπισκόπησης εκτύπωσης. Τέλος επιλέγοντας «Επιστροφή» επανερχόμαστε στο περιβάλλον του ArcMAP. 117

118 Εικόνα 25: Το μενού ΑΝΑΛΥΣΕΙΣ της εφαρμογής και τα αποτελέσματα της ανάλυσης για τους χειμαρρρικούς πετρολογικούς σχηματισμούς των λεκανών απορροής της περιοχής έρευνας Δομή και λειτουργία του Κώδικα: Οι υπορουτίνες της εφαρμογής αποτελούνται από τρία κουμπιά ελέγχου α)επιστροφή β)εκτύπωση γ)καταμέτρησης καθώς και μιας ράβδου όπου καταγράφεται η πρόοδος (Εικόνα 25) Επιλέγοντας από το μενού Αναλύσεις/Ανάλυση Πετρολογ. σχημ. πριν γίνει η εκκίνηση της φόρμας και γίνει ορατή, πραγματοποιείται η ακόλουθη διεργασία: Ερευνάται η λίστα με τα ονόματα των Layer για το επίπεδο Γεωλογικοί Set pflayer = FindLayer2("Γεωλογικοί") Στον πίνακα των ιδιοτήτων του επιπέδου γίνεται εύρεση του πεδίου «KLEK» το οποίο περιέχει τα ονόματα των λεκανών απορροής. Εκτελείται βρόγχος μορφής Do/Until για κάθε γραμμή του πίνακα των ιδιοτήτων του θέματος και καταμετρούνται τα ονόματα των λεκανών που υπάρχουν στο πεδίο αυτό εμφανίζονται στην στήλη Β2 (Ονομασία Χειμαρρικού Ρέματος). Για τις στήλες από E ως και J (Προσχωσιγενείς ως Νεογενής) αμέσως μόλις τελειώνουν τα ονόματα των λεκανών εισάγεται η συνάρτηση SUM του Excel η οποία αθροίζει όλους τους αριθμούς που υπάρχουν στα προηγούμενα κελιά Me.Spreadsheet1.Range("F").Formula = "=SUM(F") Για τις ίδιες στήλες στην επόμενη γραμμή εισάγεται ανάλογη συνάρτηση του Excel η οποία υπολογίζει τα ποσοστά για κάθε κατηγορίας χρήσεων γης. Me.Spreadsheet1.Range("F").NumberFormat = "#.0 %" 118

119 Το αποτέλεσμα της παραπάνω διαδικασίας είναι όταν ξεκινάει η φόρμα να εμφανίζονται τα ονόματα των λεκανών απορροής και να έχουν εισαχθεί τα επιμέρους αθροίσματα και ποσοστά για τις κατηγορίες χειμαρρικών πετρολογικών σχηματισμών. Επιλέγοντας το κουμπί εντολών «Καταμέτρηση» Ερευνάται στην λίστα με τα ονόματα των Layer για το επίπεδο Γεωλογικοί Set pflayer = FindLayer2("Γεωλογικοί") και ο πίνακας των ιδιοτήτων του συγκεκριμένου θέματος. Εμφανίζεται μια γραμμή προόδου των διεργασιών η οποία μας δείχνει την πρόοδο του βρόγχου τον οποίο πρόκειται να εκτελέσουμε ακολούθως. (Me.ProgressBar1.Visible = True) Εκτελείται βρόγχος μορφής Fo/To For i = 1 To ptable.rowcount(nothing) ο οποίος για κάθε σειρά του πίνακα των ιδιοτήτων του θέματος (prow.value) παίρνει τις τιμές που υπάρχουν σε κάθε γραμμή για τα πεδία - KLEK το οποίο περιέχει τα ονόματα των λεκανών απορροής ptable.findfield("uph") - SXIMATISMI το οποίο περιέχει την πληροφορία των κωδικό της κατηγορίας του χειμαρρικού πετρολογικού σχηματισμού - Shape_Area το οποίο περιέχει την πληροφορία για το εμβαδό των πολυγώνων Εκτελείται μια Select Case έκφραση για το πεδίο χρήση όπου ανάλογα ποια περίπτωση κατηγορίας χρήσης έχουμε, εκτελείται διαφορετικό τμήμα του κώδικα: Select Case SXIMATISMI - Case "A" τότε αθροίζεται το εμβαδό του πολυγώνου (πεδίο Shape_Area ) και η τιμή που υπολογίζεται εισάγεται στην στήλη E του φύλλου εργασίας του Excel (Προσχωσιγενής σχηματισμός). - Case "F" τότε αθροίζεται το εμβαδό του πολυγώνου (πεδίο Shape_Area ) και η τιμή που υπολογίζεται εισάγεται στην στήλη F του φύλλου εργασίας του Excel (Φλυσχικός σχηματισμός). - Case "G" τότε αθροίζεται το εμβαδό του πολυγώνου (πεδίο Shape_Area ) και η τιμή που υπολογίζεται εισάγεται στην στήλη G του φύλλου εργασίας του Excel (Σχιστολιθικός σχηματισμός). - Case "K" τότε αθροίζεται το εμβαδό του πολυγώνου (πεδίο Shape_Area ) και η τιμή που υπολογίζεται εισάγεται στην στήλη H του φύλλου εργασίας του Excel (Ασβεστολιθικός σχηματισμός). 119

120 - Case "M" τότε αθροίζεται το Εμβαδό του πολυγώνου (πεδίο Shape_Area ) και η τιμή που υπολογίζεται εισάγεται στην στήλη I του φύλλου εργασίας του Excel (Κρυσταλοπυριγενής σχηματισμός). - Case S τότε αθροίζεται το εμβαδό του πολυγώνου (πεδίο Shape_Area ) και η τιμή που υπολογίζεται εισάγεται στην στήλη J του φύλλου εργασίας του Excel (Νεογενής). Οι αλλαγές της εμφάνισης του φύλλου του Excel εμφανίζονται Me.Repaint Επιλέγοντας το κουμπί εντολών «Εκτύπωση», τα δεδομένα του φύλλου Excel το οποίο έχει ενσωματωθεί μέσα στην εφαρμογή του ArcG.I.S. αντιγράφονται από την στήλη Β2 έως την στήλη J Me.Spreadsheet1.Range("B2:I").Copy επικολλούνται σε ένα «κλασσικό» βιβλίο του Microsoft Excel στο φύλλο ένα και με αρχικό σημείο επικόλλησης το κελί Α1. wsheet.range("a1").pastespecial (xlpasteall) γίνεται ορατό το βιβλίο εργασίας appexcel.visible = True προβάλλεται σε κατάσταση προεπισκόπησης εκτύπωσης. appexcel.worksheets.printpreview Επιλέγοντας το κουμπί εντολών «Επιστροφή» εκτελείται η λειτουργία της αποφόρτωσης της φόρμας από την μνήμη του συστήματος Στον πίνακα 18 δίνεται η κατανομή των χειμαρρικών πετρολογικών σχηματισμών για τις λεκάνες απορροής της περιοχής έρευνας όπως προέκυψαν από την εκτέλεση του προγράμματος, Πίνακας 18: Κατανομή χειμαρρικών πετρολογικών σχηματισμών για τις λεκάνες απορροής της περιοχής έρευνας (Κm 2 ) Χειμαρρικοί Πετρολογικοί Σχηματισμοί Α/ Α Ονομασία Χειμαρρικού Ρεύματος Εμβαδό Λεκάνης Προσχωσιγενής Φλυσχικός Σχιστολιθικός Ασβεστολιθικός Κρυσταλλοπυριγενής Νεογενής (Km 2 ) Α (Km 2 ) F (Km 2 ) G (Km 2 ) K (Km 2 ) M (Km 2 ) S (Km 2 ) (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) (9) 1 Πεδινή διαδρομή Ανώνυμο 6,24 0,36 0,85 0,32 4,71 3 Μαργαρίτας 27,19 0,29 2,56 13,06 3,10 8,19 4 Καμίνια 11,47 0,56 0,72 0,00 8,26 0,18 1,75 5 Γρηάς 16,32 4,89 0,07 6,59 0,07 4,70 6 Ξεροπόταμος 8,02 1,94 4,65 1,43 120

121 Χειμαρρικοί Πετρολογικοί Σχηματισμοί Α/ Α Ονομασία Χειμαρρικού Ρεύματος Εμβαδό Λεκάνης Προσχωσιγενής Φλυσχικός Σχιστολιθικός Ασβεστολιθικός Κρυσταλλοπυριγενής Νεογενής (Km 2 ) Α (Km 2 ) F (Km 2 ) G (Km 2 ) K (Km 2 ) M (Km 2 ) S (Km 2 ) (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) (9) 7 Ασπροπόταμος 68,51 2,07 46,57 17,82 2,05 8 Προσήλιον 38,24 1,02 0,78 6,50 19,26 0,76 9,92 9 Μυρόρρεμα 18,72 4,81 0,74 1,90 11,28 10 Σωσίτσα 40,42 0,02 1,08 5,77 0,50 11,48 21,57 11 Μελισσότοπος 93,62 0,05 7,83 9,74 3,17 48,05 24,79 12 Ασπρόρρεμα 47,86 0,04 3,63 20,42 11,67 12,10 13 Παραμαγούλα 22,69 0,39 6,60 5,61 1,51 8,58 14 Καραβίδια 155,69 11,33 70,28 24,58 1,95 47,54 15 Λεπτοκαρυάς 11,65 0,03 0,74 10,70 0,18 16 Καθαρόρρεμα 17,02 17,02 17 Βαθύ νερό 18,60 0,01 18,00 0,59 18 Ξηροπόταμος 16,00 13,66 0,11 2,23 Σύνολα 618,27 14,10 26,35 151,09 184,35 80,79 161,59 Α/ Α Από τον παραπάνω πίνακα προέκυψαν τα ποσοστά ανά κατηγορία χειμαρρικού πετρολογικού σχηματισμού τα οποία παρουσιάζονται αναλυτικά στον πίνακα 19. Τέλος, στον χάρτη 19, παρουσιάζεται η κατανομή των χειμαρρικών πετρολογικών σχηματισμών για τις λεκάνες απορροής της περιοχής έρευνας. Πίνακας 19: Κατανομή χειμαρρικών πετρολογικών σχηματισμών για τις λεκάνες απορροής της περιοχής έρευνας (%) Ονομασία Χειμαρρικού Ρεύματος Εμβαδό Λεκάνης Προσχωσιγενής Χειμαρικοί Πετρολογικοί Σχηματισμοί Φλυσχικός Σχιστολιθικός Ασβεστολιθικός Κρυσταλλοπυριγενής Νεογενής Α F G K M S Km 2 % % % % % % (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) (9) 1 Πεδινή διαδρομή Ανώνυμο 6,24 5,78 13,63 5,16 75,42 3 Μαργαρίτας 27,19 1,05 9,40 48,03 11,40 30,11 4 Καμίνια 11,47 4,90 6,25 0,02 72,02 1,59 15,21 121

122 Α/ Α Ονομασία Χειμαρρικού Ρεύματος Εμβαδό Λεκάνης Προσχωσιγενής Χειμαρικοί Πετρολογικοί Σχηματισμοί Φλυσχικός Σχιστολιθικός Ασβεστολιθικός Κρυσταλλοπυριγενής Νεογενής Α F G K M S Km 2 % % % % % % (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) (9) 5 Γρηάς 16,32 30,00 0,42 40,36 0,44 28,78 6 Ξεροπόταμος 8,02 24,18 57,98 17,83 7 Ασπροπόταμος 68,51 3,02 67,97 26,02 2,99 8 Προσήλιον 38,24 2,66 2,03 17,00 50,37 1,99 25,95 9 Μυρόρρεμα 18,72 25,69 3,94 10,14 60,22 10 Σωσίτσα 40,42 0,05 2,68 14,28 1,23 28,40 53,36 11 Μελισσότοπος 93,62 0,05 8,36 10,40 3,38 51,32 26,47 12 Ασπρόρρεμα 47,86 0,08 7,59 42,67 24,38 25,28 13 Παραμαγούλα 22,69 1,73 29,09 24,71 6,66 37,82 14 Καραβίδια 155,69 7,28 45,14 15,79 1,25 30,54 15 Λεπτοκαρυάς 11,65 0,28 6,39 91,82 1,52 16 Καθαρόρρεμα 17,02 99,99 17 Βαθύ νερό 18,60 0,04 96,81 3,15 18 Ξηροπόταμος 16,00 85,37 0,67 13,96 Από τους παραπάνω πίνακες προκύπτουν τα εξής: - Οι Σχιστολιθικός, ασβεστολιθικός και νεογενής σχηματισμοί παρουσιάζουν μια ομοιόμορφη κατανομή με ποσοστό γύρω στο 25% και συνολικά καλύπτουν το 80,3% των λεκανών απορροής - Τα ποσοστά του κρυσταλλοπυριγενή σχηματισμού είναι σημαντικά (13,1%) ενώ του Φλυσχικού αμελητέα (4,3%) - O προσχωσιγενής σχηματισμός καταλαμβάνει κυρίως την πεδινή περιοχή, ενώ στις ορεινές λεκάνες απορροής της περιοχής έρευνας παρουσιάζει μικρή συμμετοχή. 122

123 ² ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ ΣΧΟΛΗ ΔΑΣΟΛΟΓΙΑΣ ΚΑΙ ΦΥΣΙΚΟΥ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ ΤΟΜΕΑΣ ΔΑΣΟΤΕΧΝΙΚΩΝ ΚΑΙ ΥΔΡΟΝΟΜΙΚΩΝ ΕΡΓΩΝ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΔΙΕΥΘΕΤΗΣΗΣ ΟΡΕΙΝΩΝ ΥΔΑΤΩΝ ΘΕΜΑ ΕΡΕΥΝΑΣ: ΕΠΙΒΛΕΠΩΝ: ΟΡΘΟΛΟΓΙΚΗ ΔΙΑΧΕΙΡΙΣΗ ΛΕΚΑΝΩΝ ΑΠΟΡΡΟΗΣ ΜΕ ΤΗΝ ΑΝΑΠΤΥΞΗ ΓΕΩΓΡΑΦΙΚΟΥ ΣΥΣΤΗΜΑΤΟΣ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΩΝ Δρ. Στεφανίδης Παναγιώτης 7 ΣΥΝΤΑΚΤΗΣ: M.Sc Μυρωνίδης Δημήτριος 6 ΤΙΤΛΟΣ ΧΑΡΤΗ: Χάρτης Κατανομής Χειμαρρικών Πετρολογικών Σχηματισμών Kλίμακα: 1: Αριθμός σχεδίου: YΠΟΜΝΗΜΑ Όρια Λεκανών απορροής 3 Υδρογραφικό δίκτυο 2 A. Προσχωσιγενής F.Φλυσχικός G. Σχιστολιθικός K. Ασβεστολιθικός M. Κρυσταλλοπυριγενής S. Νεογενής Kilometers

124 Πολλές φορές ενδιαφερόμαστε να εξάγουμε γρήγορα τα στοιχεία των χειμαρρικών πετρολογικών σχηματισμών για μια λεκάνη απορροής. Έτσι από το μενού ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΕΣ/Χειμαρρικοί πετρολογικοί σχηματισμοί φορτώνει εργαλείο το οποίο αφού επιλεχθεί και αλληλεπιδράσουμε με το γραφικό περιβάλλον στοχεύοντας με τον δείκτη του ποντικιού σε κάποια λεκάνη απορροής εμφανίζει την παρακάτω φόρμα η οποία περιέχει την πληροφορία για τους πετρολογικούς σχηματισμούς της συγκεκριμένης λεκάνης απορροής. Εικόνα 26: Η μορφή των χειμαρρικών πετρολογικών σχηματισμών για το Χ.Ρ. Γρηάς Όσον αφορά την Δομή και λειτουργία του Κώδικα του συγκεκριμένου εργαλείου: Ψάχνει στην λίστα με τα ονόματα των Layer να βρει τα επίπεδα Γεωλογικοί και Λεκάνες και ορίζει ως τρέχων επίπεδο τις Λεκάνες For i = 0 To pmap.layercount 1 If pmap.layer(i).name = " Γεωλογικοί Then Set player = pmap.layer(i) Αλλάζει τον δείκτη του ποντικιού επιτρέποντας μας να επιλέξουμε οπουδήποτε στον χάρτη ενώ στο σημείο που θα επιλέξουμε πραγματοποιεί κυκλικό έλεγχο σε απόσταση ίση με το 0,005 του ενεργού γραφικού περιβάλλοντος που έχουμε ορατό εκείνη την στιγμή στην οθόνη μας για την ύπαρξη λεκάνης απορροής. Αν δεν υπάρχει λεκάνη απορροής, με μια έκφραση μορφής if then else μας πληροφορεί με ένα παράθυρο μηνύματος ότι στο σημείο αυτό δεν εμφανίζεται λεκάνη απορροής ενώ αν υπάρχει λεκάνη απορροής, κυκλώνει την λεκάνη και πραγματοποιείται στιγμιαία λάμψη της λεκάνης που έχει επιλεχθεί (pidobj.flash pmxapp.display). 124

125 Πραγματοποιεί ερώτημα στον πίνακα των ιδιοτήτων του επιπέδου Γεωλογικοί για το πεδίο KLEK και απομονώνονται εγγραφές που αφορούν την λεκάνη που έχουμε προηγουμένως επιλέξει. pqueryfilter.subfields = "KLEK" pqueryfilter.whereclause = "KLEK = '" + pidobj.name + "'" Κάθε μορφή χρήσεων γης παίρνει μια αρχική τιμή ίση με το μηδέν ώστε αν επιλέξουμε στην συνέχεια μια λεκάνη απορροής να μην προστίθενται τα εμβαδά των χρήσεων γης της νέας λεκάνης σε αυτά της προηγούμενης λεκάνης. Ορίζει δυο μεταβλητές της v1 και v2 η τιμή των οποίων προέρχεται αντίστοιχα από τα πεδία SXIMATISMI που περιέχει την πληροφορία για το είδος του χειμαρρικού πετρολογικού σχηματισμού και Shape_Area που περιέχει την πληροφορία του εμβαδού των σχηματισμών. Για όλες τις εγγραφές του πίνακα των ιδιοτήτων του θέματος (Do Until pfeat is Nothing) ξεκινώντας από το μηδέν για τις παραπάνω δυο μεταβλητές πραγματοποιείται ένας βρόγχος της μορφής if then else, έτσι κάθε γραμμή του πίνακα εξετάζεται και εάν: if v1 = Α Then Α = v2 + Α Elself v1 = F Then F = v2 + F Elself v1 = G Then G = v2 + G Elself v1 = K Then K = v2 + K Elself v1 = M Then M = v2 + M Else S = v2 + S Ενώ υπολογίζεται και το συνολικό εμβαδό της λεκάνης syn = A+F+G+Κ+M+S Το αποτέλεσμα αυτό του βρόγχου είναι να αθροίζονται όλα τα εμβαδά της ίδιας κατηγορίας χειμαρρικού πετρολογικού σχηματισμού για μια συγκεκριμένη λεκάνη απορροής. Οι τιμές για τις κατηγορίες χειμαρρικών πετρολογικών σχηματισμών (A+F+G+Κ+M+S) που υπολογίζονται με αυτόν τον τρόπο εμφανίζονται στην φόρμα (Εικ. 26) τόσο σαν σύνολα Φόρμα ΠετρΣχημ.Α = Format(Α / , "0.00"), όσο και ως ποσοστό Φόρμα ΠετρΣχημ.Α = Format(Α / syn, "0.0 %"). Όλη η παραπάνω διαδικασία του εργαλείου αποθηκεύεται στο This Document για λόγους καλύτερης σύνταξης και σαφήνειας ώστε να μπορούμε να καλούμε την φόρμα και να εκτελείται εύκολα όποτε εμείς το επιθυμούμε αντί να έχουμε ένα μεγάλο και πολύπλοκο κώδικα. 125

126 Η φόρμα που εμφανίζεται στην συνέχεια με την πληροφορία για την κατανομή των χειμαρρικών πετρολογικών σχηματισμών ως εμβαδό και ποσοστό (Εικ. 26) περιέχει δυο κουμπιά εντολών το κουμπί Επιστροφή όπου επιλέγοντας το πραγματοποιείται κλείσιμο της φόρμας και ξεφόρτωμα της φόρμας από την μνήμη του προγράμματος και το κουμπί Εκτύπωση. Επιλέγοντας το δεύτερο κουμπί εντολών εξάγονται σε πίνακα η κατανομή των πετρολογικών σχηματισμών της συγκεκριμένης λεκάνης απορροής. Μέσα στον φάκελο στον οποίο υπάρχει η εφαρμογή υπάρχουν διάφορα πρότυπα εγγράφων του Microsoft Word (μορφής dot) ένα από αυτά ονομάζεται "Petrologikoi Sximatismoi.dot". Το έγγραφο αυτό περιέχει έναν κενό δημιουργημένο πίνακα με 8 στήλες και 5 γραμμές. Επιλέγοντας το κουμπί εντολών εκτύπωση προκαλείται η έξοδος των δεδομένων στην τέταρτη για τα εμβαδά και στην πέμπτη γραμμή του πίνακα για τα ποσοστά και στις αντίστοιχες στήλες. Το τελικό αποτέλεσμα αποθηκεύεται σε ένα αρχείο Microsoft Word (temp1.doc) μέσα στον ίδιο φάκελο που βρίσκεται και η εφαρμογή ενώ στην συνέχεια παρουσιάζεται ένα υπόδειγμα για το χειμαρρικό ρεύμα Γρηάς (Πιν. 20). Πίνακας 20: Η άμεση έξοδος των χειμ. πετρ. σχηματισμών για το χειμαρρικό ρεύμα Γρηάς Xειμαρρικοί πετρολογικοί σχηματισμοί (Εμβαδά σε Km 2 ) Α/Α Ονομασία χειμαρρικού ρεύματος Προσχωσιγενής Φλυσχικός Σχιστολιθικός Ασβεστολιθικός Κρυσταλλοπυριγενής Νεογενής 1 Λεκάνη : 5 A F G K M S 0,00 4,89 0,07 6,59 0,07 4,70 0,0 % 30,0 % 0,4 % 40,4 % 0,4 % 28,8 % 126

127 Χειμαρρικοί τύποι Οι βασικοί παράγοντες χειμαρρικότητας ανάγλυφο, κλίμα, βλάστηση, εξαρτώνται άμεσα από το μέγιστο υπερθαλάσσιο ύψος (μέγιστο χειμαρρικό υψόμετρο) κάθε περιοχής. Κάθε χειμαρρικό περιβάλλον, που δρα σε ορεινή λεκάνη απορροής, στην οποία δεν υπάρχει βλάστηση, προκαλεί την εμφάνιση συγκεκριμένων χειμαρρικών φαινομένων (σε είδος, μορφή, ένταση και έκταση) και δημιουργεί ορισμένη χειμαρρικότητα. Εάν στην ορεινή λεκάνη υφίσταται προστατευτικός φυτομανδύας και ιδίως δάσος, τότε επέρχεται (ανάλογα με την μορφή και την σύνθεση του μανδύα) μείωση της έκτασης και άμβλυνση της έντασης έως και πλήρης εξαφάνιση των χειμαρρικών φαινομένων, που αναπτύσσονται χωρίς την ύπαρξη του φυτοκαλλύματος. Επίσης, τυχόν καταστροφή του υφιστάμενου ή ιδρυθέντος φυτοκαλλύματος οδηγεί στην επανεμφάνιση των αρχικών χειμαρρικών φαινομένων. Ως χειμαρρικός τύπος χαρακτηρίζεται κάθε σύνολο χειμαρρικών ρευμάτων και ιδίως ορεινών λεκανών απορροής με την αυτή δυνατή χειμαρρικότητα (ή με το αυτό χειμαρρικό περιβάλλον) η οποία περιγράφεται από την εμφάνιση συγκεκριμένων χειμαρρικών φαινομένων σε είδος, ένταση, έκταση και συνδυασμό. Από τις μέχρι τώρα έρευνες προέκυψε ότι ο κύριος παράγοντας χειμαρρικότητας είναι ο πετρολογικός σχηματισμός. Οι χειμαρρικοί τύποι διακρίνονται σε: - αμιγείς: όταν ολόκληρη η λεκάνη απορροής συγκροτείται από τον ίδιο χεμαρρικό πετρολογικό σχηματισμό και - μικτούς: όταν η ορεινή λεκάνη συγκροτείται από περισσότερα είδη χειμαρρικών πετρολογικών σχηματισμών. Η συμμετοχή όμως του κάθε σχηματισμού προσμετράτε μόνο, όταν η έκταση του υπερβαίνει το 10 με 15% της επιφάνειας της ορεινής λεκάνης, οπότε μπορεί αυτός να επηρεάζει στη χειμαρρικότητα της. Έτσι π.χ. οι λεκάνες απορροής με τύπο Κ-Ι είναι αμιγής ως προς το γεωυπόθεμα (Κ : ασβεστολιθικός σχηματισμός) και ανήκουν στο χειμαρρικό χωροδιάστημα Ι, ενώ οι λεκάνες με τύπο Μ, G-II είναι μικτές ως προς το γεωυπόθεμα (Μ: κρυσταλλοπυριγενής σχηματισμός, G: σχιστολιθικός σχηματισμός) και ανήκουν στο χειμαρρικό χωροδιάστημα ΙΙ. Η κατά χώρο κατανομή των δυνατών χειμαρρικών τύπων καθορίζεται με βάση τα εξής κύρια χειμαρρικά όρια: - την στάθμη της θάλασσας 127

128 - το όριο της πλήρους επίδρασης του δάσους: στην χώρα μας και γενικά για ευρωπαϊκές συνθήκες το όριο αυτό βρίσκεται περί το υψόμετρο των 1.000m, το οποίο διαχωρίζει τις ημιορεινές από τις ορεινές περιοχές. - τα φυσικά δασοόρια: για τη μεσευρωπαϊκή και την παραμεσόγειο περιοχή φθάνουν έως τα 2.000m (1.800 με 2.000m) - το όριο του αιώνιου χιονιού: για ευρωπαϊκές συνθήκες κυμαίνεται περί τα με 3.200m (δεν εμφανίζεται στον ελλαδικό χώρο). Τα παραπάνω κύρια χειμαρρικά όρια καθορίζουν τις ακόλουθες τέσσερες κυρίες χειμαρρικές ζώνες, γνωστές και ως χειμαρρικά χωροδιαστήματα (Σχ. 20) (Κωτούλας 2001). Σχήμα 20: Χειμαρρικά όρια και χειμαρρικές συνθήκες - Χειμαρρική ζώνη Ι, της πλήρους επίδρασης του δάσους (υπερθαλάσσιο ύψος έως 1.000m για ευρωπαϊκές συνθήκες): η παρουσία δάσους στη ζώνη αυτή αποτρέπει τα σχετικά ήπια χειμαρρικά φαινόμενα που εμφανίζονται και ασκεί τη μέγιστη δυνατή υδρολογική επίδραση. - Χειμμαρική ζώνη ΙΙ, της μερικής επίδρασης του δάσους (υπερθαλάσσιο ύψος μεταξύ 1.000m και 2.000m για ευρωπαϊκές συνθήκες): το δάσος αποτρέπει μόνο τα εκτατικά, όχι όμως και τα εντατικά χειμαρρικά φαινόμενα, που εμφανίζονται και ασκεί περιορισμένα υδρολογική επίδραση - Χειμμαρική ζώνη ΙΙΙ, των αλπικών περιοχών (υπερθαλάσσιο ύψος μεταξύ 2.000m και 3.000m για ευρωπαϊκές συνθήκες): λόγω της έλλειψης δάσους το κλίμα ασκεί άμεση, ισχυρότατη επίδραση στο γεωλογικό υπόθεμα δημιουργώντας πολύ έντονα χειμαρρικά φαινόμενα. 128

129 - Χειμμαρική ζώνη ΙV, του αιώνιου χιονιού (υπερθαλάσσιο ύψος άνω των 3.000m για ευρωπαϊκές συνθήκες): λόγω της ύπαρξης μόνιμου χιονοστρώματος το κλίμα δεν επιδρά άμεσα στο γεωλογικό υπόθεμα. Η κίνηση όμως του χιονοστρώματος (παγετώνες) ασκεί στο γεωϋπόθεμα διαβρωτική επίδραση. Όπως έχουμε αναφέρει στο κεφάλαιο της ανάλυσης του ανάγλυφου, έχουμε δημιουργήσει ένα πολυγωνικό θέμα το οποίο εισάγεται στην γεωβάση και έχει την ετικέτα στην λίστα των επιπέδων Υψομετρικές ζώνες το οποίο περιλαμβάνει στην λίστα των ιδιοτήτων του τα πεδία α) KLEK μορφής χαρακτήρα, β) UPH μορφής αριθμού και γ) Shape_Area μορφής αριθμού. Ακολούθως από το μενού ΑΝΑΛΥΣΕΙΣ/Χειμαρρικών χωροδιαστημάτων γίνεται άθροιση των εμβαδών των υψομετρικών ζωνών ανά λεκάνη απορροής και είδος χωροδιαστήματος επιλέγοντας το κουμπί εντολών «Καταμέτρηση» (Εικ. 27). Επίσης επιλέγοντας το κουμπί εντολών «Εκτύπωση» τα αποτελέσματα της καταμέτρησης εξάγονται στο Excel σε κατάσταση προεπισκόπησης εκτύπωσης. Τέλος επιλέγοντας το κουμπί εντολών «Επιστροφή» έχει ως αποτέλεσμα να επανέλθουμε στο περιβάλλον του ArcMAP. Εικόνα 27: Το μενού ΑΝΑΛΥΣΕΙΣ της εφαρμογής και τα αποτελέσματα της ανάλυσης χειμαρρικών χωροδιαστημάτων για τις λεκάνες απορροής της περιοχής έρευνας Δομή και λειτουργία του κώδικα: Οι υπορουτίνες της εφαρμογής αποτελούνται από τρία κουμπιά ελέγχου α)επιστροφή β)εκτύπωση γ)καταμέτρησης καθώς και μιας ράβδου όπου καταγράφεται η πρόοδος (Εικόνα 27). 129

130 Επιλέγοντας από το μενού Αναλύσεις/Χειμαρρικά χωροδιαστήματα και πριν γίνει η εκκίνηση της φόρμας επαναλαμβάνετε η διαδικασία αρχικοποίησης που είχε αναφερθεί κατά την ανάλυση του αναγλύφου με ζώνες με αποτέλεσμα όταν ξεκινάει η φόρμα να εμφανίζονται τα ονόματα των λεκανών απορροής και να έχουν εισαχθεί τα επιμέρους αθροίσματα και ποσοστά για τις κατηγορίες χειμαρρικών χωροδιαστημάτων. Επιλέγοντας το κουμπί εντολών «Καταμέτρηση» Ερευνάται στην λίστα με τα ονόματα των Layer το επίπεδο Υψομετρικές ζώνες και ο πίνακα των ιδιοτήτων του συγκεκριμένου θέματος. Εμφανίζεται μια γραμμή προόδου των διεργασιών η οποία μας δείχνει την πρόοδο το βρόγχου τον οποίο πρόκειται να εκτελέσουμε ακολούθως. Εκτελείται βρόγχος μορφής For/To For i = 1 To ptable.rowcount(nothing) ο οποίος για κάθε σειρά του πίνακα των ιδιοτήτων του θέματος (prow.value) παίρνει τις τιμές που υπάρχουν σε κάθε γραμμή για τα πεδία - KLEK το οποίο περιέχει τα ονόματα των λεκανών απορροής ptable.findfield("uph") - UPH το οποίο περιέχει την πληροφορία για την υψομετρική ζώνη - Shape_Area το οποίο έχει τα εμβαδά των πολυγώνων Εκτελείται μια έκφραση μορφής Select Case για το πεδίο UPH όπου ανάλογα την υψομετρική ζώνη εκτελείται διαφορετικό τμήμα του κώδικα: Select Case UPH - Case UPH <= 1000 τότε αθροίζεται το εμβαδό του πολυγώνου (πεδίο Shape_Area ) και η τιμή που υπολογίζεται εισάγεται στην στήλη E του φύλλου εργασίας του Excel (Χειμαρρικό χωροδιάστημα Ι). - Case 1000<= UPH <= 2000τότε αθροίζεται το εμβαδό του πολυγώνου (πεδίο Shape_Area ) και η τιμή που υπολογίζεται εισάγεται στην στήλη F του φύλλου εργασίας του Excel (Χειμαρρικό χωροδιάστημα ΙΙ). - Case Else αν δεν είναι οποιαδήποτε από τις παραπάνω κατηγορίες τότε αθροίζεται το εμβαδό του πολυγώνου (πεδίο Shape_Area ) και η τιμή που υπολογίζεται εισάγεται στην στήλη G του φύλλου εργασίας του Excel (Χειμαρρικό χωροδιάστημα ΙΙΙ). Οι αλλαγές της εμφάνισης του φύλλου του Excel εμφανίζονται Me.Repaint 130

131 Επιλέγοντας το κουμπί εντολών «Εκτύπωση», τα δεδομένα του φύλλου Excel το οποίο έχει ενσωματωθεί μέσα στην εφαρμογή του ArcG.I.S. αντιγράφονται από την στήλη Β2 εώς την στήλη Ι Me.Spreadsheet1.Range("B2:I").Copy επικολλούνται σε ένα «κλασσικό» βιβλίο του Microsoft Excel στο φύλλο ένα και με αρχικό σημείο επικόλλησης το κελί Α1. wsheet.range("a1").pastespecial (xlpasteall) γίνεται ορατό το βιβλίο εργασίας appexcel.visible = True προβάλλονται τα δεδομένα σε κατάσταση προεπισκόπησης εκτύπωσης. appexcel.worksheets.printpreview Επιλέγοντας το κουμπί εντολών «Επιστροφή» εκτελείται η λειτουργία της αποφόρτωσης της φόρμας από την μνήμη του συστήματος Στην συνέχεια δίνεται στον πίνακα 21 η κατανομή των χρήσεων γης για τις λεκάνες απορροής της περιοχής έρευνας όπως προέκυψαν από την εκτέλεση του άνωθεν περιγραφέντος προγράμματος. Πίνακας 21: Χειμαρρικά χωροδιαστήματα για την περιοχή έρευνας Ονομασία Εμβαδό Χειμαρρικά Χωροδιαστήματα Α/Α Χειμαρρικού Λεκάνης Ι ΙΙ ΙΙΙ Ρεύματος (Km 2 ) (0-1000)m ( )m (2000m <) (1) (2) (3) (4) (5) (6) 1 Πεδινή διαδρομή Ανώνυμο Μαργαρίτας Καμίνια Μυρόρρεμα Γρηάς Ξεροπόταμος Όρμας Προσήλιον Σωσίτσα Μελισσότοπος Ασπρόρρεμα Παραμαγούλα Καραβίδια Λεπτοκαρυάς Καθαρόρρεμα

132 Ονομασία Εμβαδό Χειμαρρικά Χωροδιαστήματα Α/Α Χειμαρρικού Λεκάνης Ι ΙΙ ΙΙΙ Ρεύματος (Km 2 ) (0-1000)m ( )m (2000m <) (1) (2) (3) (4) (5) (6) 17 Βαθύ νερό Ξηροπόταμος Σύνολα % 100 % 48.8 % 47.9 % 3.3 % Με βάση τα μέγιστα χειμαρρικά υψόμετρα προκύπτει ότι τα χειμαρρικά ρέματα Μαργαρίτας και Ανώνυμο ανήκουν στις λοφώδες και ημιορεινές περιοχές (χειμαρρικό χωροδιάστημα Ι, με μέγιστο χειμαρρικό υψόμετρο <1000m). Το χειμαρρικό ρέμα Όρμας είναι ένα ρέμα των αλπικών περιοχών (χειμαρρικό χωροδιάστημα ΙΙΙ, με μέγιστο χειμαρρικό υψόμετρο > 2000m). Στις υπόλοιπες λεκάνες απορροής απαντώνται ρέματα των ορεινών περιοχών (χειμαρρικό χωροδιάστημα ΙΙ, με μέγιστο χειμαρρικό υψόμετρο έως 2000m). Τέλος στον χάρτη 21 παρουσιάζεται η κατανομή των χειμαρρικών χωροδιαστημάτων για τις λεκάνες απορροής της περιοχής έρευνας. 132

133 ² ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ ΣΧΟΛΗ ΔΑΣΟΛΟΓΙΑΣ ΚΑΙ ΦΥΣΙΚΟΥ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ ΤΟΜΕΑΣ ΔΑΣΟΤΕΧΝΙΚΩΝ ΚΑΙ ΥΔΡΟΝΟΜΙΚΩΝ ΕΡΓΩΝ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΔΙΕΥΘΕΤΗΣΗΣ ΟΡΕΙΝΩΝ ΥΔΑΤΩΝ ΘΕΜΑ ΕΡΕΥΝΑΣ: ΕΠΙΒΛΕΠΩΝ: ΟΡΘΟΛΟΓΙΚΗ ΔΙΑΧΕΙΡΙΣΗ ΛΕΚΑΝΩΝ ΑΠΟΡΡΟΗΣ ΜΕ ΤΗΝ ΑΝΑΠΤΥΞΗ ΓΕΩΓΡΑΦΙΚΟΥ ΣΥΣΤΗΜΑΤΟΣ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΩΝ Δρ. Στεφανίδης Παναγιώτης 7 6 ΣΥΝΤΑΚΤΗΣ: ΤΙΤΛΟΣ ΧΑΡΤΗ: M.Sc Μυρωνίδης Δημήτριος Χάρτης Κατανομής Xειμαρρικών Χωροδιαστημάτων Kλίμακα: 1: Σχήμα: YΠΟΜΝΗΜΑ Όρια Λεκανών απορροής 3 Υδρογραφικό δίκτυο 2 Χειμαρικά χωροδιαστήματα Kilometers

134 Η πληροφορία των χειμαρρικών χωροδιαστήματων μιας λεκάνης απορροής εξάγεται εύκολα επιλέγοντας από το μενού ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΕΣ/Χειμαρρικά χωροδιαστήματα λεκάνης και αφού «χτυπήσουμε» μια λεκάνη (Εικόνα 28). Εικόνα 28: Η κατανομή των χειμαρρικών χωροδιαστημάτων για το Χ.Ρ. Γρηάς Όσον αφορά την δομή και λειτουργία του κώδικα του συγκεκριμένου εργαλείου: Ερευνάται στην λίστα με τα ονόματα των Layer τα επίπεδα Χειμαρρικά χωροδιαστήματα και Λεκάνες και ορίζεται ως τρέχων επίπεδο το Λεκάνες. Αλλάζει ο δείκτης του ποντικιού επιτρέποντας μας να επιλέξουμε στον χάρτη και στο σημείο αυτό να γίνει κυκλικός έλεγχος σε απόσταση ίση με το 0,005 του ενεργού γραφικού περιβάλλοντος που έχουμε ορατό εκείνη την στιγμή στην οθόνη μας για την εύρεση λεκάνης απορροής. Αν δεν υπάρχει, με μια έκφραση της μορφής if then else ενημερώνομαστε με ένα παράθυρο μηνύματος ότι στο σημείο αυτό δεν εμφανίζεται λεκάνη απορροής, ενώ αν υπάρχει λεκάνη απορροής κυκλώνεται η λεκάνη και πραγματοποιείται στιγμιαία λάμψη της λεκάνης που έχει επιλεγεί (pidobj.flash pmxapp.display). Πραγματοποιεί ερώτημα στον πίνακα των ιδιοτήτων του επιπέδου Χειμαρρικά χωροδιαστήματα για το πεδίο UPH και απομονώνονται οι εγγραφές που αφορούν την λεκάνη που έχει προηγουμένως επιλέξει. pqueryfilter.subfields = "KLEK" pqueryfilter.whereclause = "KLEK = '" + pidobj.name + "'" Κάθε μορφή χειμαρρικού χωροδιαστήματος παίρνει αρχική τιμή μηδέν. Ορίζονται δυο μεταβλητές (v1 και v2) η τιμή των οποίων προέρχεται αντίστοιχα από τα πεδία UPH που περιέχει την πληροφορία τις υψομετρικής ζώνης 134

135 και Shape_Area που περιέχει την πληροφορία του εμβαδού του επιπέδου υψομετρικές ζώνες. Για όλες τις εγγραφές του πίνακα των ιδιοτήτων του θέματος (Do Until pfeat is Nothing) ξεκινώντας από το μηδέν εκτελείται βρόγχος μορφής if then else, ώστε σε κάθε γραμμή του πίνακα των ιδιοτήτων του επιπέδου υψομετρικές ζώνες να εξεταστεί το χωροδιάστημα στο οποίο ανήκει και να αθροίζονται όλα τα εμβαδά που ανήκουν σε αυτό το χειμαρρικό χωροδιάστημα για μια λεκάνη απορροής. Οι τιμές για τις κατηγορίες χειμαρρικών χωροδιαστημάτων που υπολογίζονται με αυτόν τον τρόπο εμφανίζονται στην φόρμα (Εικ. 28) τόσο σαν σύνολα όσο και ως ποσοστά. Η παραπάνω φόρμα περιέχει δυο κουμπιά εντολών (Εκτύπωση και Επιστροφή). Το κουμπί Επιστροφή με την επιλογή του οποίου πραγματοποιείται κλείσιμο και ξεφόρτωμα της φόρμας από την μνήμη του προγράμματος και το Εκτύπωση που εξάγει σε πίνακα την κατανομή των χειμαρρικών χωροδιαστημάτων της λεκάνης απορροής. Μέσα στον φάκελο στον οποίο υπάρχει η εφαρμογή υπάρχουν διάφορα πρότυπα εγγράφων του Microsoft Word (μορφής dot) ένα από αυτά ονομάζεται "Xeimarika_Xorodiastimata.dot". Στο έγγραφο αυτό υπάρχει κενός δημιουργημένος πίνακας με 8 στηλών και 4 γραμμών. Επιλέγοντας Εκτύπωση, προκαλείται η έξοδος των δεδομένων στην τέταρτη γραμμή και στις τρίτη, πέμπτη και έβδομη στήλη για τα εμβαδά καθώς και στις τέταρτη, έκτη και όγδοη στήλη για τα ποσοστά του πίνακα. Το τελικό αποτέλεσμα αποθηκεύεται σε ένα αρχείο Microsoft Word (temp1.doc) μέσα στον ίδιο φάκελο που βρίσκεται και η εφαρμογή ενώ στην συνέχεια παρουσιάζεται ένα υπόδειγμα για το Χειμαρρικού Ρέματος Γρηάς πίνακα 15. Πίνακας 22: Η άμεση έξοδος των κατηγοριών χειμαρρικών χωροδιαστημάτων για το Χ.Ρ. Γρηάς Χειμαρρικά Χωροδιαστήματα (Εμβαδά σε Km 2 ) Α/Α Χειμαρρική Χειμαρρική Ζώνη ΙΙ Χειμαρρική Ζώνη ΙΙΙ Ονομασία Ζώνη Ι ( m) ( m) χειμαρρικού (0 1000m) ρεύματος (Km 2 ) % (Km 2 ) % (Km 2 ) % 1 Λεκάνη 5 8,61 52,8 7,70 47,2 0,00 0,00 135

136 Για να μπορέσουμε να καθορίσουμε τους χειμαρρικούς τύπους που αναπτύσσονται στην περιοχή έρευνας είναι απαραίτητο να προσδιοριστούν: α) οι χειμαρρικοί πετρολογικοί σχηματισμοί για κάθε λεκάνη απορροής λαμβάνοντας υπ όψη μόνον όσους εμφανίζουν ποσοστό συμμετοχής μεγαλύτερο του 10% για κάθε λεκάνη απορροής β) το μέγιστο υπερθαλάσσιο ύψος. Για να μπορεί όμως ένα υψόμετρο να ασκεί επίδραση στον χαρακτήρα του χειμαρρικού ρεύματος, πρέπει η συνολική έκταση που αυτό καταλαμβάνει, να ανέρχεται τουλάχιστον στο 3-5% της συνολικής έκτασης της λεκάνης σε (οριζόντια προβολή). Οπότε αντί του μέγιστου υπερθαλάσσιου ύψους το στοιχείο που θα πρέπει να προσδιοριστεί για να καθοριστεί ο χειμαρρικός τύπος είναι το μέγιστο χειμαρρικό υψόμετρο. Επιλέγοντας από το μενού ΑΝΑΛΥΣΕΙΣ/Χειμαρρικών τύπων γίνεται έλεγχος σε ποιο χειμαρρικό χωροδιάστημα ανήκει το μέγιστο χειμαρρικό υψόμετρο της λεκάνης απορροής και υπολογισμός των χειμαρρικών πετρολογικών σχηματισμών με ποσοστό μεγαλύτερο του 15% ανά λεκάνη απορροής επιλέγοντας το κουμπί εντολών «Καταμέτρηση» (Εικ. 29). Επίσης επιλέγοντας το κουμπί εντολών «Εκτύπωση» τα αποτελέσματα της καταμέτρησης εξάγονται στο Excel σε κατάσταση προεπισκόπησης εκτύπωσης όπου μπορούμε είτε να τα εκτυπώσουμε είτε να πραγματοποιήσουμε κάποια άλλη ενέργεια. Τέλος επιλέγοντας το κουμπί εντολών Επιστροφή επανερχόμαστε στο περιβάλλον του ArcMAP. Εικόνα 29: Το μενού ΑΝΑΛΥΣΕΙΣ της εφαρμογής τα αποτελέσματα των χειμαρρικών τύπων για τις λεκάνες απορροής της περιοχής έρευνας 136

137 Δομή και λειτουργία του Κώδικα: Οι υπορουτίνες της εφαρμογής αποτελούνται από τρία κουμπιά ελέγχου (επιστροφή, εκτύπωση, καταμέτρηση) καθώς και μιας ράβδου όπου καταγράφεται η πρόοδος (Εικόνα 29). Επιλέγοντας από το μενού Αναλύσεις/Χειμαρρικών τύπων και πριν ξεκινήσει η φόρμα και γίνει ορατή πραγματοποιείται η ακόλουθη διεργασία: Ερευνάται στην λίστα με τα ονόματα των Layer το επίπεδο Υψομετρικές ζώνες Set pflayer = FindLayer2("Γεωλογικοί") και το πεδίο «KLEK» στον πίνακα των ιδιοτήτων του επιπέδου το οποίο περιέχει τα ονόματα των λεκανών απορροής. Εκτελείται βρόγχος μορφής Do/Until για κάθε γραμμή του πίνακα των ιδιοτήτων του θέματος και καταμετρούνται τα ονόματα των λεκανών που υπάρχουν στο πεδίο αυτό εμφανίζονται στην στήλη Β2(Ονομασία Χειμαρρικού Ρέματος) και εμφανίζεται το εμβαδό των λεκανών απορροής. Επιλέγοντας το κουμπί εντολών «Καταμέτρηση» Ερευνάται στην λίστα με τα ονόματα των Layer για το επίπεδο Υψομετρικές ζώνες Set pflayer = FindLayer2("Γεωλογικοί") και τον πίνακα των ιδιοτήτων του συγκεκριμένου θέματος. Εμφανίζεται γραμμή προόδου των διεργασιών η οποία παρουσιάζει την πρόοδο του βρόγχου τον οποίο πρόκειται να εκτελέσουμε ακολούθως. (Me.ProgressBar1.Visible = True) Εκτελείται βρόγχος μορφής For/To For i = 1 To ptable.rowcount(nothing) ο οποίος για κάθε σειρά του πίνακα των ιδιοτήτων του θέματος (prow.value) παίρνει τις τιμές που υπάρχουν σε κάθε γραμμή για τα πεδία: - KLEK το οποίο περιέχει τα ονόματα των λεκανών απορροής ptable.findfield("uph") - SXIMATISMI το οποίο περιέχει την πληροφορία των κωδικό της κατηγορίας χειμαρρικού πετρολογικού σχηματισμού - Shape_Area το οποίο έχει τα εμβαδά των πολυγώνων Εκτελείται μια Select Case έκφραση για το πεδίο SXIMATISMI ανάλογα με την κατηγορία του σχηματισμού. Select Case SXIMATISMI - Case "A" τότε αθροίζεται το εμβαδό του πολυγώνου (πεδίο Shape_Area ) και η τιμή που υπολογίζεται εισάγεται στην στήλη E του φύλλου εργασίας του Excel (Προσχωσιγενής σχηματισμός). 137

138 - Case "F" τότε αθροίζεται το εμβαδό του πολυγώνου (πεδίο Shape_Area ) και η τιμή που υπολογίζεται εισάγεται στην στήλη F του φύλλου εργασίας του Excel (Φλυσχικός σχηματισμός). - Case "G" τότε αθροίζεται το εμβαδό του πολυγώνου (πεδίο Shape_Area ) και η τιμή που υπολογίζεται εισάγεται στην στήλη G του φύλλου εργασίας του Excel (Σχιστολιθικός σχηματισμός). - Case "K" τότε αθροίζεται το εμβαδό του πολυγώνου (πεδίο Shape_Area ) και η τιμή που υπολογίζεται εισάγεται στην στήλη H του φύλλου εργασίας του Excel (Ασβεστολιθικός σχηματισμός). - Case "M" τότε αθροίζεται το εμβαδό του πολυγώνου (πεδίο Shape_Area ) και η τιμή που υπολογίζεται εισάγεται στην στήλη I του φύλλου εργασίας του Excel (Κρυσταλοπυριγενής σχηματισμός). - Case S τότε αθροίζεται το εμβαδό του πολυγώνου (πεδίο Shape_Area ) και η τιμή που υπολογίζεται εισάγεται στην στήλη J του φύλλου εργασίας του Excel (Νεογενής). Υπολογίζεται το συνολικό εμβαδό για τους χειμαρρικού πετρολογικούς σχηματισμούς των λεκανών απορροής (syn = F + G + K + M +S) και για κάθε πετρολογικό σχηματισμό το ποσοστό του pf = 100 * F / syn, pg = 100 * G / syn, pk = 100 * K / syn, pm = 100 * M / syn και ps = 100 * S / syn. Από το πίνακα των λεκανών και το πεδίο maxheim παίρνουμε την τιμή του μέγιστου χειμαρρικού υψομέτρου mmaxxeim = Get_Value("Λεκάνες", "maxxeim", "KLEK = '" + LekName + "'") και με χρήση βρόγχου μορφή if/then else βλέπουμε σε ποιο χειμαρρικό χωροδιάστημα ανήκει η λεκάνη If mmaxxeim > 2000 Then xx = " - III" ElseIf mmaxxeim > 1000 Then xx = " - II" Else xx = " - I" End If Αν κάποιο από τα ποσοστά των χειμαρρρικών πετρολογικών σχηματισμών (pf, pg, pk, pm και ps) είναι μικρότερο του 10% τότε απορρίπτεται από τον χειμαρρικό τύπο, ενώ οι υπόλοιποι μαζί με την πληροφορία του χειμαρρικού χωροδιαστήματος συνθέτουν τον χειμαρρικό τύπο. Επιλέγοντας το κουμπί εντολών «Εκτύπωση», 138

139 τα δεδομένα του φύλλου Excel το οποίο έχει ενσωματωθεί μέσα στην εφαρμογή του ArcG.I.S. αντιγράφονται από την στήλη Β2 έως την στήλη Ι Me.Spreadsheet1.Range("B2:I").Copy επικολλούνται σε ένα «κλασσικό» βιβλίο του Microsoft Excel στο φύλλο ένα και με αρχικό σημείο επικόλλησης το κελί Α1. γίνεται ορατό το βιβλίο εργασίας και προβάλλονται τα δεδομένα σε κατάσταση προεπισκόπησης εκτύπωσης. Επιλέγοντας το κουμπί εντολών «Επιστροφή» εκτελείται η λειτουργία της αποφόρτωσης της φόρμας από την μνήμη του συστήματος. Ακολούθως στον πίνακα 23 δίνεται η κατανομή των χειμαρρικών τύπων για τις λεκάνες απορροής της περιοχής έρευνας όπως προέκυψαν από την εκτέλεση της εντολής Αναλύσεις/Χειμαρρικοί τύποι. Πίνακας 23: Οι χειμαρρικοί τύποι της περιοχής έρευνας Α/Α Ονομασία Χειμαρρικού Ρεύματος Εμβαδό Λεκάνης (Km 2 ) Χειμαρρικός Τύπος (1) (2) (3) (4) 1 Πεδινή διαδρομή Ανώνυμο 6.24 S(80), F(14) 3 Μαργαρίτας K(49), S(30), M(12) 4 Καμίνια K(76), S(16) 5 Γρηάς 8.02 K(40), F(30), S(29) 6 Ξεροπόταμος K(58), F(24), S(18) 7 Όρμας G(68), K(26) 8 Προσήλιον K(52), S(27), G(17) 9 Μυρόρρεμα S(60), G(26), M(10) 10 Σωσίτσα S(53), M(28), G(14) 11 Μελισσότοπος M(51), S(26), G(10) 12 Ασπρόρρεμα K(43), S(25), M(24) 13 Παραμαγούλα S(38), G(30), K(25) 14 Καραβίδια G(49), S(33), K(17) 15 Λεπτοκαρυάς K(92) 16 Καθαρόρρεμα K(10) 17 Βαθύ νερό K(97) 18 Ξηροπόταμος K(85), S(14) 139

140 Από τον παραπάνω πίνακα παρατηρούμαι ότι: - Μόνο τρία χειμαρρικά ρέματα (Βαθύ νερό, Καθαρόρρεμα και Λεπτοκαρυάς) είναι αμιγή και ανήκουν στον χειμαρρκό τύπο Κ-ΙΙ - Όσον αφορά τα μικτά χειμαρρικά ρέματα, ένα ανήκει στον χειμαρρικό τύπο SF, δύο ανήκουν στους χειμαρρικούς τύπους K,S,M, K,S και K,F,S, ενώ από τρια εμφανίζουν τους χειμαρρικούς τύπους K,S,G και S,G,M. Η πληροφορία του χειμαρρικού τύπου για μια λεκάνη απορροής μπορεί να εξαχθεί εύκολα επιλέγοντας από το μενού ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΕΣ/Χειμαρρικός τύπος αφού «επιλέξουμε» μια λεκάνη (Εικόνα 30). Εικόνα 30: Ο χειμαρρικός τύπος του Χ.Ρ. Γρηάς Όσον αφορά την δομή και λειτουργία του κώδικα του συγκεκριμένου εργαλείου: Ερευνάται στην λίστα με τα ονόματα των Layer για τα επίπεδα Γεωλογικοί και Λεκάνες και ορίζει ως τρέχων επίπεδο τις Λεκάνες Αλλάζει τον δείκτη του ποντικιού επιτρέποντας να χτυπήσουμε στον χάρτη και στο σημείο που επιλέξαμε να γίνει έλεγχος κυκλικά σε απόσταση ίση με το 0,005 του ενεργού γραφικού περιβάλλοντος που έχουμε ορατό εκείνη την στιγμή στην οθόνη μας για την εύρεση λεκάνης απορροής. Αν δεν υπάρχει, με μια έκφραση if then else ενημερωνόμαστε με ένα παράθυρο μηνύματος, ότι στο σημείο αυτό δεν εμφανίζεται λεκάνη απορροής ενώ αν υπάρχει λεκάνη απορροής κυκλώνεται και πραγματοποιείται στιγμιαία λάμψη της λεκάνης που έχει επιλεχθεί. Πραγματοποιεί ερώτημα στον πίνακα των ιδιοτήτων του επιπέδου Γεωλογικοί για το πεδίο SXIMATISMI και απομονώνονται οι εγγραφές που αφορούν την λεκάνη που έχει προηγουμένως επιλεγεί. 140

141 Κάθε μορφή χειμαρρικού πετρολογικού σχηματισμού παίρνει μια μηδενική αρχική τιμή. Υπολογίζονται τα ποσοστά συμμετοχής κάθε πετρολογικού σχηματισμού στην λεκάνη απορροής και ταξινομούνται με φθίνουσα σειρά οι χειμαρρικοί πετρολογικοί σχηματισμοί. Σχηματισμοί με ποσοστό μικρότερο του 15% δεν λαμβάνονται υπόψη. Από το πίνακα των λεκανών και το πεδίο maxheim λαμβάνουμε την τιμή του μέγιστου χειμαρρικού υψομέτρου και με χρήση βρόγχου μορφής if/then else ανάλογα με την τιμή του μέγιστου χειμαρρικού υψομέτρου σε ποιο χειμαρρικό χωροδιάστημα ανήκει η λεκάνη εμφανίζεται ο χειμαρρικός τύπος της λεκάνης απορροής Με την χρήση του κουμπιού Επιστροφή, πραγματοποιείται αποφόρτωση της φόρμας και επιστροφή στο περιβάλλον του ArcMAP. 141

142 5.6 Προσδιορισμός συντελεστή απορροής Ως απορροή εννοείται η κίνηση των ομβρίων υδάτων με μορφή λεπτού στρώματος στην επιφάνεια των ορεινών λεκανών προς τις χαμηλές περιοχές, μετά την αφαίρεση απ' αυτά διαφόρων απωλειών (διείσδυση, εξάτμιση). Το μέγεθος της εκφράζεται σε όγκο νερού (m 3 ), ή σε ύψος (πάχος) απορρέοντος στρώματος (mm). Όταν δε η ποσότητα της απορροής ανάγεται και στη μονάδα της επιφανείας (m 3 /km 2 ), παρέχει την ειδική απορροή. Ανάλογα με τη διάρκεια της περιόδου αναφοράς, η απορροή χαρακτηρίζεται ως ετήσια, μηνιαία, εβδομαδιαία, ημερήσια, ωριαία ή στιγμιαία. Υπάρχει ακόμη η απορροή μιας συγκεκριμένης περιόδου, μιας ορισμένης βροχόπτωσης ή και μιας ομάδας βροχών. Ως συντελεστής απορροής ορίζεται η σχέση μεταξύ της βροχής και της αντίστοιχης απορροής. Εκφράζει το εκατοστιαίο ποσοστό του ύψους βροχής, που απορρέει επί της γήινης επιφάνειας μετά την αφαίρεση των απωλειών λόγω διείσδυσης και εξάτμισης. Τα απορρέοντα ύδατα στις εξάρσεις των ορεινών λεκανών συγκεντρώνονται στις κοίτες του υδρογραφικού δικτύου και κινούνται προς τις χαμηλές περιοχές ως υδρομάζα σχηματίζοντας το φαινόμενο της ροής του νερού. Για τον υπολογισμό του συντελεστή απορροής, εργαστήκαμε ως εξής: Από το θεματικό επίπεδο το οποίο περιέχει την κατανομή των χρήσεων γης ( Χρήσεις Γης ) κατά κατηγορίες (δάση, μερικώς δασοσκεπείς εκτάσεις, άγονα, γεωργικές καλλιέργειες, οικισμοί, θαμνώνες βοσκότοποι) ορίσαμε ανάλογα με το είδος κάλυψης ξέχωρα για κάθε λεκάνη απορροής και ένα επιμέρους συντελεστή απορροής c i. Ο συντελεστής αυτός πολλαπλασιάστηκε με το εμβαδό που καταλαμβάνει η κάθε κατηγορία χρήσεις γης και το γενικό άθροισμα διαιρέθηκε με το σύνολο της έκτασης για να προκύψει ο συντελεστής απορροής της κάθε λεκάνης. Από το μενού Επεξεργασίες/Υδατοπαροχές Στεροπαροχές στην καρτέλα Müller τμήμα του κώδικα αφορά τον συντελεστή απορροής. Στην συγκεκριμένη καρτέλα αν επιλέξουμε μια λεκάνη απορροής θα εμφανιστούν τα επιμέρους εμβαδά για τις κατηγορίες χρήσεων γης και της λεκάνης απορροής. Αναθέτοντας τιμές στους επιμέρους συντελεστής απορροής υπολογίζεται ο συντελεστής απορροής για την λεκάνη απορροής (Εικ. 31), ενώ η πληροφορία του συντελεστή απορροής αποθηκεύεται στο Layer Λεκάνες και είναι εύκολο να χρησιμοποιηθεί στην συνέχεια 142

143 σε υπολογισμούς τύπων οι οποίοι απαιτούν την γνώση του συντελεστή απορροής (Τürazza, Giadotti κλπ.). Εικόνα 31: Ο υπολογισμός του συντελεστή απορροής για το Χ.Ρ. Γρηάς Για τον προσδιορισμό των επιμέρους συντελεστών έχει δημιουργηθεί πίνακας μέσα στην εφαρμογή ο οποίος μας πληροφορεί για τις τιμές του συντελεστή απορροής για τις διάφορες κατηγορίες (Εικ. 32). Εικόνα 32: Οι τιμές του συντελεστή απορροής για διάφορες περιπτώσεις 143

144 Δομή και λειτουργία του κώδικα: Ερευνάται η λίστα με τα ονόματα των Layer για το επίπεδο Χρήσεις και φιλτράρονται τα δεδομένα του επιπέδου με βάση το πεδίο KLEK. Το φιλτράρισμα (pfilter.whereclause = "KLEK = '" + Lek_Name + "'") πραγματοποιείται με την χρήση του αντικειμένου της βιβλιοθήκης IQueryFilter Interface η οποία πραγματοποιεί φιλτράρισμα με βάση μια ιδιότητα ή μια τιμή (το όνομα της λεκάνης απορροής που έχει επιλεχθεί). Για τις διάφορες κατηγορίες χρήσεων γης με την συνάρτηση Select case υπολογίζονται τα εμβαδά ανά κατηγορία. Ερευνάται στην λίστα με τα ονόματα των Layer το επίπεδο Λεκάνες και παίρνει την τιμή για καθένα από τους επιμέρους συντελεστές απορροής από τα πεδία του πίνακα. cm1=pfeature.value(pfcursor.findfield("müller_cm1")) Εάν δεν δώσουμε τιμή σε κάποιων από τους επιμέρους συντελεστές απορροής τότε αυτός παίρνει την τιμή 0. If IsNull(cm1) Then cm1 = 0 Για κάθε κατηγορία χρήσεων γης υπολογίζεται το γινόμενο της έκτασης που καταλαμβάνει με τον επιμέρους συντελεστή που έχουμε ορίσει Ym = (mf1 * cm1) + (mf2 * cm2) + (mf3 * cm3) + (mf4 * cm4) + (mf5 * cm5) + (mf6 * cm6) και διαιρείται με το συνολικό εμβαδό cmi = Ym / sum_area Το αποτέλεσμα εμφανίζεται σε ένα πλαίσιο ετικέτας το οποίο μας πληροφορεί για την τιμή του συντελεστή απορροής Εκτελώντας τα παραπάνω και δίνοντας τους κατάλληλους επιμέρους συντελεστές απορροής κατά περίπτωση υπολογίστηκε για κάθε λεκάνη ο συντελεστής απορροής της και τα αποτελέσματα αυτά δίνονται στον πίνακα 24. Πίνακας 24: Οι συντελεστές απορροής για τις λεκάνες απορροής της περιοχής έρευνας Α/Α Ονομασία Χειμαρρικού Ρεύματος Συντελεστής απορροής (1) (2) (3) 1 Πεδινή διαδρομή - 2 Ανώνυμο 0,56 3 Μαργαρίτας 0,41 4 Καμίνια 0,45 5 Γρηάς 0,46 6 Ξεροπόταμος 0,37 7 Όρμας 0,39 8 Προσήλιον 0,34 144

145 Α/Α Ονομασία Χειμαρρικού Ρεύματος Συντελεστής απορροής (1) (2) (3) 9 Μυρόρρεμα 0,35 10 Σωσίτσα 0,37 11 Μελισσότοπος 0,33 12 Ασπρόρρεμα 0,40 13 Παραμαγούλα 0,43 14 Καραβίδια 0,44 15 Λεπτοκαρυάς 0,45 16 Καθαρόρρεμα 0,43 17 Βαθύ νερό 0,45 18 Ξηροπόταμος 0,50 Με βάση τα στοιχεία του παραπάνω πίνακα προέκυψε ότι ο συντελεστής απορροής κυμαίνεται από το ελάχιστο του 0,33 ως το μέγιστο του 0,56 με μια μέση τιμή 0,

146 5.7 Προσδιορισμός της μέγιστης αναμενόμενης υδατοπαροχής (Qmax) Ως παροχή ορίζεται η ποσότητα του νερού που διέρχεται στη μονάδα του χρόνου από συγκεκριμένη διατομή της κοίτης ενός ρεύματος. Συχνά το μέγεθος της παροχής χρησιμοποιείται ως δείκτης για την εκτίμηση της αντίστοιχης απορροής. Διακρίνονται διάφορες κατηγορίες παροχών. Οι σπουδαιότερες, σ' ότι αφορά τα χειμαρρικά ρεύματα, είναι οι εξής (Κωτούλας 2001): - η μέγιστη παροχή (Q max ή maxq): είναι η παροχή με τη μέγιστη τιμή, που μπορεί να εμφανισθεί σε συγκεκριμένη διατομή χειμαρρικού ρεύματος. Στην υδρονομική πράξη θεωρείται, ότι η παροχή με περίοδο επανάληψης 100 ετών (Qmax_100 ή maxq100) αποτελεί μέγεθος πρακτικά ανυπέρβλητο, γι αυτό και λαμβάνεται κατά κανόνα ως βάση για τους διάφορους υδραυλικούς και υδρολογικούς υπολογισμούς - η μέγιστη παροχή ορισμένης περιόδου (Q max,n ή maxqn): είναι η μέγιστη τιμή παροχής, με ορισμένη περίοδο επανάληψης, κατά κανόνα μικρότερη των 50 ετών - η μέση παροχή (Q m ): είναι ο μέσος όρος των διαφόρων παροχών ορισμένου χρονικού διαστήματος (ημέρας, μήνα, εξαμήνου, έτους) - η ελάχιστη παροχή (Q min ): είναι η μικρότερη τιμή παροχής, που μπορεί να εμφανισθεί σε χειμαρρικό ρεύμα. Στην Ελλάδα η παροχή πολλών χειμαρρικών ρευμάτων μηδενίζεται κατά τη διάρκεια του θέρους, οπότε δεν υφίσταται ελάχιστη παροχή - τα χαμηλά νερά: είναι η συνήθης παροχή των χειμαρρικών ρευμάτων (βασική απορροή) μετά παρέλευση αρκετού χρονικού διαστήματος από την πλημμυρική παροχή. Κύριο αίτιο δημιουργίας της υδατοπαροχής είναι οι βροχοπτώσεις ενώ άλλα αίτια μπορεί να είναι α) απότομη τήξη χιονιού β) η καταστροφή φραγμάτων ταμίευσης νερού γ) η ρήξη υδροθυλάκων παγετώνων. Οι ελάχιστες παροχές οφείλονται κυρίως σε εκροή υπόγειων νερών, ως πηγών (βασική απορροή). Το μέγεθος τους κυμαίνεται σημαντικά στα διάφορα ρεύματα. Στο αυτό ρεύμα όμως η διακύμανση της ελάχιστης παροχής είναι μικρή κατά τα διάφορα έτη. Γι αυτό, το μέγεθος της αποτελεί χαρακτηριστικό υδρολογικό δεδομένο. Ο προσδιορισμός του μεγέθους της μέγιστης υδατοπαροχής Q max, καθώς και της παροχής ορισμένης περιόδου επανάληψης Q N στις ορεινές λεκάνες των μικρών χειμαρρικών ρευμάτων αποτελεί πάντοτε ένα δυσεπίλυτο πρόβλημα, λόγω της 146

147 σχεδόν παντελούς έλλειψης σχετικών μετρήσεων. Ο καλύτερος τρόπος προσδιορισμού μιας παροχής παραμένει πάντοτε η μέτρηση της. Για τον προσδιορισμό της μέγιστης παροχής ή άλλης παροχής συγκεκριμένης περιόδου επανάληψης με βάση υδρολογικές μετρήσεις, απαιτούνται παρατηρήσεις τουλάχιστον 50 ετών. Κατά κανόνα όμως δεν υπάρχουν τα κατάλληλα δεδομένα στις ορεινές λεκάνες απορροής για την εφαρμογή των μεθόδων προσδιορισμού που αναφέρθηκαν, οπότε η εκτίμηση της μέγιστης παροχής ορισμένης περιόδου επανάληψης γίνεται πολύ δυσχερής, αν όχι αδύνατη. Για να αντιμετωπισθεί η δυσχέρεια αυτή αναπτύχθηκαν διάφοροι τύποι έμμεσου προσδιορισμού (εμπειρικοί, αναλυτικοί), με τους οποίους γίνεται προσπάθεια να εκτιμηθεί η μέγιστη υδατοπαροχή έχοντας ως βάση δεδομένα, τα οποία προέρχονται από τις λεκάνες απορροής και είναι άμεσα μετρήσιμα, όπως η έκταση της λεκάνης, το ετήσιο ύψος βροχής κλπ (Κωτούλας 2001, Στεφανίδης 2004). α) Εμπειρικοί (στοχαστικοί) τύποι: Friedrich Q max = 24,12 F Klement Wunderlich Q max = 5,5 F 5/6 (ισχύει για έντονα ορεινές περιοχές) Wündt Q max = 13,8 F 0.6 Coutague Q max = α F 1/2 (α = 20 40) Valentini Κresnik 30 q max = 1/2 F 32 q max = a 1/2 0,5 + F α = 0, 6 2,0 Müller 40 F1 y1 + F2 y12 qmax = y m, y, 1/3 m = F F όπου: F i : το εμβαδό της έκτασης Y i : αντίστοιχοι συντελεστές απορροής Στους τύπους αυτούς το σύμβολο F εκφράζει το μέγεθος της λεκάνης απορροής (Κm 2 ), τα δε αποτελέσματα τους (Valentini,Kresnik,Müller) παρέχουν την ειδική απορροή q (m 3 /s, Km 2 ). H ανεύρεση της αντίστοιχης συνολικής παροχής γίνεται στην συνέχεια με την βοήθεια της σχέσης: Q = q F (m 3 /s) 147

148 β. Αναλυτικοί (προσδιοριστικοί) τύποι Από τις αναλυτικές μεθόδους επιλέχθηκε για εφαρμογή ο τύπος του Τürazza και ο τύπος του Giadotti. Tύπος του Τürazza Όπου: Q max = 11,57 cm Κ F cm : συντελεστής απορροής που εκτιμάται Κ : συντελεστής αιχμής, Κ = 2 t p h p + t t p : η διάρκεια της βροχής σε ημέρες. Θεωρείται ότι t p = t c t c : μέγιστος χρόνος συγκέντρωσης της απορροής (ημέρες) ' tc t c =, όπου t ' c ο χρόνος t c εκφρασμένος σε ώρες 24 L : μήκος κεντρικής κοίτης (Κm) ' 4 F + 1,5 L t c =, (ώρες) 0,8 Z Ζ : διαφορά μεταξύ μέσου και ελάχιστου υψομέτρου (m) h p : μέγιστο ύψος βροχής με διάρκεια ίση με t p (m) Hp = 1000 h : ύψος βροχής με διάρκεια t p (mm) a h = a ( t' p ) t' p 72 (mm) όπου: α : συντελεστής, που προσδιορίζεται από τον τύπο: t p : o χρόνος t p σε ώρες a = ' h h 3,27 c Tύπος του Giadotti: Q max P F = 0, 277 t c P : ύψος βροχής σε χρόνο t c (mm) P = h ; t c

149 h : μέγιστο ύψος βροχής 24ώρου(mm). (Χρησιμοποιήθηκε το μέγιστο ύψος βροχής 24ώρου από το Μ/Σ Έδεσσας ίσο με 141,9(mm)/24ωρο) σύμφωνα με τα στοιχεία της Εθνικής Μετεωρολογικής Υπηρεσίας t c : μέγιστος χρόνος συγκέντρωσης της απορροής (ώρες) ' 4 F + 1,5 L t c =, 0,8 Z L : μήκος κύριας κοίτης (Κm) Z : διαφορά μεταξύ μέσου και ελαχίστου υψομέτρου (m) Για τον υπολογισμό των μέγιστων υδατοπαροχών με την χρήση της ενσωματωμένης Visual Basic for applications και των ArcObjects αναπτύξαμε την φόρμα της εικόνας 33. Εάν προηγουμένως έχουμε ψηφιοποιήσει το επίπεδο των λεκανών απορροής Λεκάνες και υπάρχει το πεδίο Shape_Area και το επίπεδο Χρήσεις Γης και υπάρχει το πεδίο XRISI τότε από το μενού ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΕΣ επιλέγοντας το εργαλείο Υδατοπαροχές-στερεοπαροχές μπορούμε να στοχεύσουμε σε οποιαδήποτε λεκάνη επιθυμούμε και να υπολογιστούν οι μέγιστες αναμενόμενες υδατοπαροχές (εικόνα 33). Εικόνα 33: Το μενού ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΕΣ της εφαρμογής και οι μέγιστες αναμενόμενες υδατοστερεοπαροχές του Χ.Ρ. Γρηάς. Δομή και λειτουργία του κώδικα: Οι υπορουτίνες της φόρμας αποτελούνται από α) Τρία κουμπιά εντολών (επιλογή λεκάνης, αποθήκευση παραμέτρων και επιστροφή) β) Τρία πλαίσια ετικετών τα οποία μας ενημερώνουν για το όνομα της λεκάνης, την έκταση και τον χαρακτηρισμό ανάλογα με το μέγεθος της. γ) Ένα πλαίσιο έξι καρτελών, όπου 149

150 παρουσιάζονται οι υπολογισμοί για τους εμπειρικούς και αναλυτικούς τύπους υπολογισμού της μέγιστης αναμενόμενης υδατοπαροχής. Επιλέγοντας από το μενού Επεξεργασίες/Υδατοπαροχές-Στερεοπαροχές και πριν ξεκινήσει η φόρμα και γίνει ορατή γίνεται μηδενισμός των τιμών των έξι καρτελών στις οποίες γίνονται οι υπολογισμοί της μέγιστης αναμενόμενης υδατοπαροχής. Κουμπί εντολών Επιλογή Λεκάνης : Ερευνάται στην λίστα με τα ονόματα των επιπέδων για το επίπεδο Λεκάνες Set pflayer = FindLayer2("Λεκάνες") και ορίζεται ως τρέχον. Επιλέγεται η λεκάνη απορροής εφαρμόζοντας ένα φίλτρο στις ιδιότητες του επιπέδου, με βάση το σημείο που ο κέρσορας κατευθυνόμενος από τον χρήστη χτύπησε pfilter.spatialrel = esrispatialrelintersects (ESRI 2005) Το αντικείμενο esrispatialrelintersects αποτελεί τμήμα της βιβλιοθήκης αντικείμενων esrispatialrelenum των MapObject και η συγκεκριμένη βιβλιοθήκη πραγματοποιεί ένα γεωμετρικό ερώτημα στο σημείο που χτυπάμε και διασταυρώνονται η γεωμετρία αυτού του σημείου με το επίπεδο του στόχου ( Λεκάνες ). Εικόνα 34: Η βιβλιοθήκη αντικείμενων esrispatialrelenum η οποία μας επιτρέπει να πραγματοποιήσουμε χωρικά ερωτήματα Tα κουμπιά ετικετών με το ονόματα λεκάνη και έκταση παίρνουν την τιμή τους από τον πίνακα ιδιοτήτων του επιπέδου λεκάνες και από τα πεδία KLEK, Shape_Area. Όσον αφορά το κουμπί εντολών το οποίο χαρακτηρίζει την λεκάνη 150

151 απορροής ανάλογα με το μέγεθος της με την χρήση έκφρασης μορφής if/then else και ανάλογα με το εμβαδό της λεκάνης αποτυπώνεται ο χαρακτηρισμός για τη λεκάνη ανάλογα με την έκταση της: If F1 < 10 Then ElseIf F1 < 30 Then ElseIf F1 < 80 Then ElseIf F1 < 150 Then ElseIf F1 < 250 Then Else Me.LekXarakt = "Πολύ μικρή" Me.LekXarakt = "Μικρή" Me.LekXarakt = "Μέτρια" Me.LekXarakt = "Μεγάλη" Me.LekXarakt = "Αρκετά Μεγάλη" Me.LekXarakt = "Πολύ μεγάλη" Κουμπί εντολών Επιστροφή : Επιλέγοντας το συγκεκριμένο κουμπί εντολών εκτελείται η λειτουργία της αποφόρτωσης της φόρμας από την μνήμη του συστήματος και αποεπιλέγεται η επιλεγμένη λεκάνη απορροής pmap.clearselection Κουμπί εντολών Αποθήκευση παραμέτρων Γίνεται έρευνα στην λίστα των επιπέδων για το επίπεδο των λεκανών απορροής. Οι τιμές που έχουμε εισάγει για τις διάφορες παραμέτρους των τύπων οι οποίοι υπολογίζουν την μέγιστη αναμενόμενη υδατοπαροχή αποθηκεύονται στον πίνακα των ιδιοτήτων του επίπεδου λεκάνες και στα αντίστοιχα πεδία του πίνακα 25, με αυτόν τον τρόπο παρέχεται η δυνατότητα επανεξετάσεις και μεταβολής των τιμών που έχουμε ορίσει για τους συντελεστές. Πίνακας 25: Τα πεδία του επιπέδου Λεκάνες στα οποία γίνεται η αποθήκευση των παραμέτρων για τους τύπους οι οποίοι υπολογίζουν την μέγιστη αναμενόμενη υδατοπαροχή α/α Πεδίο Περιγραφή 1. Countage_a Η τιμή του συντελεστή a για τον τύπο του Countage 2. Kresnik_a Η τιμή του συντελεστή a για τον τύπο του Kresnik 3. Müller_cm1 H τιμή του συντελεστή απορροής για τα δάση 4. Müller _cm2 H τιμή του συντελεστή απορροής για τις Μερικώς Δασοσκεπείς 5. Müller _cm3 H τιμή του συντελεστή απορροής για τα Άγονα 6. Müller _cm4 H τιμή του συντελεστή απορροής για τις Γεωργικές 7. Müller _cm5 H τιμή του συντελεστή απορροής για τους οικισμούς 8. Müller _cm6 H τιμή του συντελεστή απορροής για θαμνώνες-βοσκότοπους 9. Turazza_h Το μέγιστο ύψος βροχής 24ώρου(mm). 10. Friedrich Η υπολογιζόμενη τιμή για το τύπο του Friedrich 11. Klemen Η υπολογιζόμενη τιμή για το τύπο του Klemen 12. Wundt Η υπολογιζόμενη τιμή για το τύπο του Wundt 151

152 α/α Πεδίο Περιγραφή 13. Countage Η υπολογιζόμενη τιμή για το τύπο του Countage 14. Valentini Η υπολογιζόμενη τιμή για το τύπο του Valentini 15. Kresnik Η υπολογιζόμενη τιμή για το τύπο του Kresnik 16. Müller Η υπολογιζόμενη τιμή για το τύπο του Müller 17. Turazzar Η υπολογιζόμενη τιμή για το τύπο του Turazzar 18. Giadotti Η υπολογιζόμενη τιμή για το τύπο του Giadotti 19. Friedrich_on 20. Klemen_on 21. Wundt_on Πλαίσια ελέγχου τα οποία μας επιτρέπουν να 22. Countage_on συμπεριλαμβάνουμε ή να μην λαμβάνουμε υπόψη μας στον 23. Valentini_on υπολογισμό του μέσου όρου ορισμένους τύπους 24. Kresnik_on υπολογισμού της μέγιστης αναμενόμενης υδατοποαροχής. 25. Müller _on 26. Turazzar_on 27. Giadotti_on Το πλαίσιο των έξι (6) καρτελών Οι έξι (6) καρτέλες είναι δομημένες με μια έκφραση select case, ώστε μόνο μια καρτέλα από τις έξι μπορεί να είναι ορατή (Select Case Me.a0_MultiPage1.Value). Όσον αφορά τους υπολογισμούς οι οποίοι πραγματοποιούνται μέσα στις καρτέλες έχουμε ότι: Εάν το πεδίο LekArea δεν είναι μηδενικό τότε παίρνουμε την τιμή του εμβαδού της λεκάνης απορροής If Me.LekArea = "" Then Exit Sub F1 = Val(Me.LekArea) Στην καρτέλα F, K-W, W οι παροχές υπολογίζονται ως εξής: - Friedrich vqmax1 = Round(24.12 * (F1 ^ 0.516), 2) - Klement Wunderlich vqmax2 = Round(5.5 * (F1 ^ (5 / 6)), 2) - Wundt vqmax3 = Round(13.8 * (F1 ^ 0.6), 2) Στην καρτέλα C, V, K οι παροχές υπολογίζονται ως εξής: - Coutague vqmax4 = b1 * F1 ^ Valentini vqmax5 = F1 * 30 / (F1 ^ (1 / 2)) - Κresnik vqmax6 = F1 * b3 * 32 / (0.5 + F1 ^ (1 / 2)) Στους παραπάνω τύπου εάν το εμβαδό της λεκάνης απορροής είναι μεγαλύτερο από 125 Km 2 τότε οι συντελεστές για τους τύπους των Countage και Kresink παίρνουν τιμές 40 και 2 αντίστοιχα σε διαφορετική περίπτωση παίρνουν τιμές 20 και 0.6 αντίστοιχα. 152

153 Στην καρτέλα Müller οι παροχές υπολογίζονται ως εξής: Αφού έχει προσδιοριστεί ο συντελεστής απορροής της λεκάνης τότε η υδατοπαροχή υπολογίζεται από: - Müller vqmax7 = (F1 * Ym * 40) / (F1 ^ (1 / 3)) Στην καρτέλα Turazza Giadotti οι παροχές υπολογίζονται ως εξής: Από το επίπεδο των ρεμάτων υπολογίζεται δυναμικά το μήκος της κεντρικής κοίτης (vl) ενώ από τον πίνακα των ιδιοτήτων του επιπέδου λεκάνες λαμβάνεται η τιμή του Μέσου και του ελαχίστου υψομέτρου και υπολογίζεται η διαφορά τους (vz) (Εικόνα 35). vtc = ((4 * Sqr(F1) + (1.5 * vl)) / (0.8 * Sqr(vz))) vtp = vtc / 24 vha = IIf(Me.thp > "", Val_(Me.thp), 0) / 3.27 vh1 = (vha - (vha * vtc / 72)) * Sqr(vtc) vhp = vh1 / 1000 vh = IIf(Me.thp > "", Val_(Me.thp), 0) vp = vh * Sqr(vtc / 24) Turazza Qmax8 = * va * F1 * vhp / vtp - Giadotti Qmax9 = (0.277 * vp * F1) / vtc Εικόνα 35: Η καρτέλα υπολογισμού της υδατοαπορροής για τους τύπους των Turazza Giadotti Στην καρτέλα M.O., ο μέσος όρος των υδατοπαροχών υπολογίζεται ως εξής: 153

154 Εικόνα 36: H Καρτέλα υπολογισμού της μέσης υδατοπαροχής για το Χ.Ρ. Γρηάς Βρίσκει την τιμή για καθένα από τους εννιά τύπους οι οποίο υπολογίζουν την μέγιστη αναμενόμενη υδατοπαροχή zz1 = Val_(Mid(Me.tQmax1, 3, 99)) Ελέγχει ποια πλαίσια είναι επιλεγμένα (Me.CheckBox1.Enabled = (zz1 > 0)) και τις τιμές αυτών των πλαισίων μόνο της χρησιμοποιεί στον υπολογισμό του μέσου όρου. Υπολογίζει τον αριθμό των πλαισίων τα οποία είναι επιλεγμένα (scount = scount + 1) Υπολογίζει το σύνολο της υδατοπαροχής για τα επιλεγμένα πλαίσια και το διαιρεί δια τον αριθμό των πλαισίων που έχει επιλεγεί. Κουμπί εντολών Εκτύπωση : Επιλέγοντας το κουμπί εντολών Εκτύπωση, εξάγονται τα αποτελέσματα μιας λεκάνης απορροής σε πρότυπο έγγραφου Microsoft Word (μορφής dot) το οποίο ονομάζεται _Ydatoparoxes.dot. Το έγγραφο αυτό αποτελείται από 5 στήλες και 11 γραμμές στις οποίες γίνεται η έξοδο των δεδομένων μας. Έτσι στην τρίτη στήλη και από την τρίτη ως την ενδέκατη γραμμή αποθηκεύονται οι τιμές των επιλεγμένων πλαισίων ελέγχου Cell(6, 3).Range.Text = Me.CheckBox4.Caption. Ενώ τέταρτη στήλη και από την τρίτη ως την ενδέκατη γραμμή αποθηκεύονται οι τιμές των υδατοπαροχών για τους επιλεγμένους τύπους. Το τελικό αποτέλεσμα αποθηκεύεται σε ένα αρχείο Microsoft Word (temp1.doc) μέσα στον ίδιο φάκελο που βρίσκεται και η εφαρμογή. 154

155 Ο υπολογισμός των μέγιστων αναμενόμενων υδατοπαροχών για το σύνολο των λεκανών απορροής πραγματοποιείται επιλέγοντας από το μενού ΑΝΑΛΥΣΕΙΣ/Υδατοπαροχών το κουμπί εντολών «Καταμέτρηση» (Εικόνα 37). Ακολούθως επιλέγοντας το κουμπί εντολών «Εκτύπωση» τα αποτελέσματα της καταμέτρησης εξάγονται στο Excel σε κατάσταση προεπισκόπησης εκτύπωσης. Τέλος επιλέγοντας «Επιστροφή» επανερχόμαστε στο περιβάλλον του ArcMAP. Εικόνα 37: Το μενού ΑΝΑΛΥΣΕΙΣ της εφαρμογής και η φόρμα υπολογισμού των μέγιστων αναμενόμενων υδατοπαροχών Δομή και λειτουργία του κώδικα: Οι υπορουτίνες της εφαρμογής αποτελούνται από τρία κουμπιά ελέγχου (επιστροφή, εκτύπωση, καταμέτρηση) καθώς και μιας ράβδου όπου καταγράφεται η πρόοδος (Εικόνα 37). Επιλέγοντας από το μενού Αναλύσεις/Υδατοπαροχές και πριν γίνει ορατή η φόρμα, πραγματοποιείται η ακόλουθη διεργασία: Ερευνάται η λίστα με τα ονόματα των Layer για το επίπεδο Λεκάνες Στον πίνακα των ιδιοτήτων του επιπέδου γίνεται εύρεση του πεδίου «KLEK» (κωδικός λεκάνης) και Name (ονόματα λεκανών απορροής). Εκτελείται βρόγχος μορφής Do/Until για κάθε γραμμή του πίνακα των ιδιοτήτων του θέματος, καταμετρούνται τα ονόματα των λεκανών και ο αντίστοιχος κωδικός τους και εμφανίζονται στην στήλη Β2 (Ονομασία Χειμαρρικού Ρέματος). Το αποτέλεσμα της παραπάνω διαδικασίας είναι όταν ξεκινάει η φόρμα να εμφανίζονται τα ονόματα των λεκανών απορροής και ο αντίστοιχος κωδικός. Επιλέγοντας το κουμπί εντολών «Καταμέτρηση» Ερευνάται στην λίστα με τα ονόματα των Layer για το επίπεδο των λεκανών απορροής και ο πίνακας των ιδιοτήτων του συγκεκριμένου θέματος. 155

156 Εμφανίζεται μια γραμμή προόδου των διεργασιών η οποία μας δείχνει την πρόοδο του βρόγχου τον οποίο πρόκειται να εκτελέσουμε ακολούθως. (Me.ProgressBar1.Visible = True) Εφαρμόζεται βρόγχος μορφής For/To For i = 1 To ptable.rowcount(nothing) στο πίνακα των ιδιοτήτων των λεκανών απορροής. ο οποίος για (prow.value) για κάθε γραμμή του πίνακα παίρνει τις τιμές των πεδίων: - KLEK, το οποίο περιέχει τα ονόματα των λεκανών απορροής mlek = prow.value(ptable.findfield("klek")) - Shape_Area, το οποίο περιέχει την πληροφορία για το εμβαδό των πολυγώνων marea = prow.value(ptable.findfield("shape_area")) - Friedrich, το οποίο περιέχει την τιμή της υδατοπαροχής όπως αυτή υπολογίζεται από τον τύπο του Friedrich - Klemen, το οποίο περιέχει την τιμή της υδατοπαροχής όπως αυτή υπολογίζεται από τον τύπο του Klement Wunderlich - Wündt, το οποίο περιέχει την τιμή της υδατοπαροχής όπως αυτή υπολογίζεται από τον τύπο του Wundt - Coutague, το οποίο περιέχει την τιμή της υδατοπαροχής όπως αυτή υπολογίζεται από τον τύπο του Coutague - Valentini, το οποίο περιέχει την τιμή της υδατοπαροχής όπως αυτή υπολογίζεται από τον τύπο του Valentini - Κresnik, το οποίο περιέχει την τιμή της υδατοπαροχής όπως αυτή υπολογίζεται από τον τύπο του Kresnik - Müller, το οποίο περιέχει την τιμή της υδατοπαροχής όπως αυτή υπολογίζεται από τον τύπο του Müller - Τürazza, το οποίο περιέχει την τιμή της υδατοπαροχής όπως αυτή υπολογίζεται από τον τύπο του Turazza - Giadotti, το οποίο περιέχει την τιμή της υδατοπαροχής όπως αυτή υπολογίζεται από τον τύπο του Giadotti - Επίσης ανάλογα με την τιμή των πεδίων Friedrich_on, Klemen_on, Wundt_on, Coutague_on, Valentini_on, Κresnik_on, Müller_on, Τürazza_on, Giadotti_on, λαμβάνονται υπόψη οι παραπάνω τύποι στον υπολογισμό του μέσης αναμενόμενης υδατοπαροχής. Οι τιμές των παραπάνω τύπων καταχωρούνται στο ενσωματωμένο βιβλίο εργασίας του Microsoft Excel από τις στήλες F ως N. Τέλος εμφανίζονται οι αλλαγές με την πραγματοποίηση των υπολογισμών 156

157 Επιλέγοντας το κουμπί εντολών «Εκτύπωση», τα δεδομένα του φύλλου Excel το οποίο έχει ενσωματωθεί μέσα στην εφαρμογή του ArcG.I.S. αντιγράφονται από την στήλη Β2 έως την στήλη Μ επικολλούνται σε ένα βιβλίο του Microsoft Excel στο φύλλο ένα, και με αρχικό σημείο επικόλλησης το κελί Α1. γίνεται ορατό το βιβλίο εργασίας και προβάλλονται τα δεδομένα σε κατάσταση προεπισκόπησης εκτύπωσης. Επιλέγοντας το κουμπί εντολών «Επιστροφή» εκτελείται η λειτουργία της αποφόρτωσης της φόρμας από την μνήμη του συστήματος. Ακολούθως στον πίνακα 26 παρουσιάζονται οι υπολογισμοί των μέγιστων αναμενόμενων υδατοπαροχών για τους διάφορους τύπους όπως προέκυψαν από την εκτέλεση της εντολής Αναλύσεις/Υδατοπαροχές. 157

158 Πίνακας 26: Μέγιστες αναμενόμενες υδατοπαροχές στα χειμαρρικά ρεύματα Oνομασία Εμβαδό Εμπειρικοί τύποι Αναλυτικοί τύποι Mέση τιμή Α/Α Χειμαρρικού Λεκάνης Friedrich Klement - Wündt Countage Valentini Kresnik Μüller Giandotti Türazza Qmax Ρεύματος (Κm 2 ) (m 3 /sec) Wunderlich (m 3 /sec) (m 3 /sec) (m 3 /sec) (m 3 /sec) (m 3 /sec) (m 3 /sec) (m 3 /sec) (m 3 /se (m 3 /sec) c) Πεδινή διαδρομή Ανώνυμο 6,24 62,04 25,29 41,40 99,92 74,94 133,21 75,92 32,82 39,90 65,05 3 Μαργαρίτας 27,19 132,60 86,24 100,12 208,58 156,43 304,52 79,57 40,46 127,64 137,35 4 Καμίνια 11,47 84,94 42,01 59,65 135,47 101,60 188,87 50,86 25,02 68,36 84,09 5 Γρηάς 16,32 101,89 56,36 73,71 161,59 121,19 230,07 95,22 59,75 109,71 112,17 6 Ξεροπόταμος 8,02 70,62 31,18 48,13 113,28 84,96 154,05 27,25 14,14 56,39 66,67 7 Όρμας 68,51 213,61 186,28 174,31 331,08 248,31 499,56 214,31 171,60 368,46 267,50 8 Προσήλιον 38,24 158,11 114,58 122,85 247,35 185,52 366,16 108,96 78,60 223,91 178,45 9 Μυρόρρεμα 18,72 109,37 63,19 80,03 173,07 129,80 248,22 53,58 34,22 122,48 112,66 10 Σωσίτσα 40,42 162,70 120,00 127,01 254,31 190,73 377,22 80,09 58,83 236,62 178,61 11 Μελισσότοπος 93,62 250,96 241,64 210,23 387,03 290,27 588,82 115,46 85,06 423,11 288,06 12 Ασπρόρεμμα 47,11 176,08 136,34 139,23 274,55 205,91 409,45 151,31 117,19 276,26 209,59 13 Παραμαγούλα 22,12 119,20 72,61 88,46 188,13 141,10 272,08 85,10 62,05 155,84 131,62 14 Καραβίδια 155,55 326,12 368,91 285,10 249,44 374,16 230,23 358,65 277,21 629,82 344,40 15 Λεπτοκαρυάς 11,65 85,63 42,56 60,21 136,53 102,40 190,53 53,45 30,63 79,96 86,88 16 Καθαρόρρεμα 17,02 104,12 58,37 75,59 165,02 123,77 235,49 63,52 39,21 111,11 108,47 18 Βαθύ νερό 18,60 109,00 62,85 79,72 172,51 129,38 247,34 84,24 52,00 118,03 117,23 18 Ξηροπόταμος 16,00 100,86 55,44 72,84 160,00 120,00 227,56 73,66 41,03 96,57 105,33 Σύνολο 2594,1 158

159 5.8 Προσδιορισμός της στερεομεταφοράς Ανάλογα με τον τρόπο που μετακινούνται τα φερτά υλικά στο εσωτερικό της ρέματος, η μεταφορά διακρίνεται σε (Κωτούλας 2001, Στεφανίδης 2004): - ατομική μεταφορά, κατά την οποία τα υλικά κινούνται με τρόπο ανεξάρτητο μεταξύ τους η οποία αποτελεί τη συνήθη περίπτωση μεταφοράς υλών στα χειμαρρικά ρεύματα, ενώ ανάλογα με τον τρόπο που μετακινούνται τα υλικά μέσα στα ρέοντα ύδατα, η ατομική μεταφορά διακρίνεται σε: - σε παραπυθμένια μεταφορά ή στερεομεταφορά, κατά την οποία τα υλικά κινούνται επί ή παρά τον πυθμένα των κοιτών και - στην αιωρομεταφορά, κατά την οποία τα υλικά μεταφέρονται με αιώρηση στο νερό. - σε κατά μάζες ή μαζική μεταφορά, κατά την οποία τα υλικά κινούνται ομαδικά ως πολτώδη μάζα και είναι φαινόμενο το οποίο εμφανίζεται μόνο στους χείμαρρους λάβας. Για την εκτίμηση της ποσότητας των μεταφερόμενων υλικών, από τα χειμαρρικά ρέματα, χρησιμοποιούνται οι έννοιες της παροχής και του φορτίου. Με βάση αυτές η στερεομεταφορά εκφράζεται ως εξής (Κωτούλας 2001, Στεφανίδης 2004): - στερεοπαροχή: είναι η ποσότητα υλικών που μεταφέρεται στη μονάδα του χρόνου από μια ορισμένη διατομή της κοίτης (m 3 /sec) και εκφράζει την ένταση της στερεομεταφοράς. Όταν δίνεται ανά τρέχον μέτρο πλάτους πυθμένα (m 3 /sec m) χαρακτηρίζεται ως ειδική στερεοπαροχή. - στερεοφορτίο: είναι η ποσότητα των φερτών υλών η οποία διέρχεται από μια συγκεκριμένη διατομή της κοίτης για ένα σχετικά μεγάλο χρονικό διάστημα (m 3 ). Μπορεί να εκφραστεί και σε m 3 /Km 2, μετά από την αναγωγή της ποσότητας των στερεών υλικών στην μονάδα επιφανείας της ορεινής λεκάνης απορροής που την παρήγαγε, οπότε χαρακτηρίζεται ως ειδικό στερεοφορτίο και αποτελεί δείκτη της υποβάθμισης της λεκάνης. Ο προσδιορισμός της στερεοπαροχής στις ορεινές κοίτες γίνεται με τη βοήθεια εμπειρικών μεθόδων, οι οποίες στηρίζονται στην ένταση των χειμαρρικών φαινομένων παραγωγής υλικών που αναπτύσσονται στις ορεινές λεκάνες απορροής υπολογίζοντας την πραγματική στερεοπαροχή. Ο προσδιορισμός της στερεοπαροχής στις ορεινές κοίτες γίνεται (Κωτούλας 1997) με την βοήθεια εμπειρικών μεθόδων (Bernand, Stiny-Herheulidze) οι οποίες 159

160 στηρίζονται στην ένταση των χειμαρρικών φαινομένων παραγωγής υλικών που αναπτύσσονται στις ορεινές λεκάνες απορροής. Επίσης χρησιμοποιούνται και διάφορες υδραυλικές εξισώσεις που στηρίζονται στα υδραυλικά δεδομένα (Wehrman, Hampel, Zeller) των ορεινών κοιτών, οι οποίες όμως, όπως και στις πεδινές κοίτες προσδιορίζουν την στερεομεταφορική ικανότητα. Από τις μεθόδους που αναπτύχθηκαν η εξίσωση των Stiny-Herheullidze (Κωτούλας 2001, Στεφανίδης 2005) θεωρείται ότι δίνει τα καλύτερα αποτελέσματα γιατί χρησιμοποιεί παράγοντες οι οποίοι είναι εύκολο να προσδιοριστούν μέσω των Γ.Σ.Π, ενώ βρίσκει ευρεία εφαρμογή στην υδρονομική πράξη παρέχοντας την πραγματική στερεοπαροχή των χειμαρρικών ρευμάτων την οποία συναρτά με την στερεοπαραγωγή των ορεινών λεκανών. Η εξίσωση των Stiny-Herheullidze, έχει ως εξής: G max Pn m = Y (100 P n όπου: G max : η στερεοπαροχή του χειμαρρικού ρεύματος (m 3 /s) Q max : υδατοπαροχή (m 3 /s) P n : το επί % βάρος των στερεών υλικών για ορισμένη κλίση (δίνεται από πίνακες) m : βαθμός χειμαρρικότητας της ορεινής λεκάνης απορροής (δίνεται από πίνακες) Y n : το ειδικό βάρος ενός κυβικού μεταφερομένων στερεών υλικών το οποίο ποικίλλει ανάλογα με την φύση των υλικών (t/m 3 ) Οι τιμές του P n καθορίζονται ως εξής: Κλίση λεκάνης % Ο παράγοντας Υ n προσδιορίζεται από την σύσταση των μεταφερόμενων υλικών (άμμος, χάλικες, κροκάλες, ογκόλιθοι κλπ.) και τη δομή τους (ασβεστόλιθοι, γρανίτης κλπ.) κυμαίνεται δε μεταξύ 1,5 (άμμος) και 2,6 (κροκάλες γρανιτών). n) Q P n max 160

161 Τέλος ο παράγοντας m δίνεται από τις ακόλουθες σχέσεις: Κατηγορία Χειμαρρικός χαρακτήρας Τιμή του m λεκάνης λεκάνης από έως μέση τιμή Ι έντονη χειμαρρικότητα 1,00 1,50 1,30 ΙΙ μέση χειμαρρικότητα 0,90 1,10 1,00 ΙΙΙ μικρή χειμαρρικότητα 0,70 0,90 0,80 ΙV ασήμαντη χειμαρρικότητα 0,50 0,70 0,60 Κατηγορία Ι: περιλαμβάνει ορεινές λεκάνες χειμαρρικών ρευμάτων με εκτεταμένες εστίες παραγωγής στερεών υλικών (διαβρωσιγενείς, ολισθηγενείς, ρηξιγενείς, αποσαθρωσιγενείς επιφάνειες) και ιδίως με βαθιές διαβρώσεις της κοίτης και με ολισθήσεις και κατακρημνίσεις των πρανών και των κλιτύων τους. Πρόκειται για λεκάνες καταστρεπτικών χειμάρρων που εδράζονται σε ευδιάβρωτα πετρώματα, ιδίως νεογενή και εμφανίζουν έντονη στερεομεταφορά. Κατηγορία II: περιλαμβάνει ορεινές λεκάνες χειμαρρικών ρευμάτων, στις οποίες εμφανίζονται πολλές και σημαντικές εστίες παραγωγής στερεών υλικών σε μικρότερη όμως έκταση και ένταση από την προηγούμενη κατηγορία, αλλά σε τέτοιο βαθμό, ώστε η στερεομεταφορά των χειμάρρων να εξακολουθεί να είναι σημαντική. Στην κατηγορία αυτή κατατάσσονται οι λεκάνες χειμάρρων με ευαποσάθρωτα πετρώματα (πλακοπαγείς ασβεστόλιθοι, δολομίτες, κλπ), οι οποίες παρουσιάζουν σημαντική χειμαρρικότητα. Κατηγορία III: σ' αυτήν ανήκουν οι ορεινές λεκάνες χειμαρρικών ρευμάτων, οι οποίες εμφανίζουν εστίες παραγωγής στερεών υλικών σε περιορισμένη έκταση και ένταση και με μικρή στερεομεταφορα. Επικρατεί η επιφανειακή και αυλακωτή διάβρωση λόγω της ανεπαρκούς προστασίας των λεκανών από βλάστηση. Γι αυτό η δράση αυτών των χειμαρρικών ρευμάτων είναι περιορισμένη. Κατηγορία IV: πρόκειται για χειμαρρικά ρεύματα, στις ορεινές λεκάνες και στις κοίτες των οποίων εμφανίζονται περιορισμένες εστίες παραγωγής φερτών υλών. Για τον υπολογισμό της μέγιστης υδατοπαροχής επιλέγουμε από το μενού Επεξεργασίες την εντολή Υδατοπαροχές Στερεοπαροχή και αφού στοχεύσουμε σε μια λεκάνη απορροής και ορίσουμε τον βαθμό χειμαρρικότητας της λεκάνης απορροής και τον παράγοντα Yn, υπολογίζεται η στερεοπαροχή της λεκάνης απορροής σε m 3 /sec (Εικόνα 38). 161

162 Εικόνα 38: Η στερεοπαροχή του Χ.Ρ. Γρηάς Δομή και λειτουργία του κώδικα: Η συγκεκριμένη καρτέλα (6 η ) αποτελεί τμήμα του πλαισίου των έξι καρτελών για τον υπολογισμό των υδατοπαροχών και στερεοπαροχών. Ο κώδικας όσον αφορά τα κουμπιών εντολών Eπιλογή λεκάνης, Aπoθήκευσης παραμέτρων και Επιστροφή είναι κοινός με τις υπόλοιπες καρτέλες και έχει αναλυθεί στο κεφάλαιο προσδιορισμού της μέγιστης αναμενόμενης υδατοπαροχής. Η μόνη διαφοροποίηση του είναι στους υπολογισμούς οι οποίοι πραγματοποιούνται μέσα στην καρτέλα για τον προσδιορισμό της στερεοπαροχής και συγκεκριμένα: Όταν ο χρήστης οδηγήσει το ποντίκι μέσα στο πλαίσιο m (Private Sub tm_enter) για να δηλώσει το μέγεθος της χειμαρρικότητας των λεκανών απορροής τότε εμφανίζεται ενημερωτικό πλαίσιο (Me.Frame1.Visible = True) το οποίο μας πληροφορεί για τις διάφορες τιμές της χειμαρρικότητας. Όταν τελειώσουμε την εισαγωγή του μεγέθους της χειμαρρικότητας και επιλέξουμε την έξοδο από το πλαίσιο τότε το ενημερωτικό πλαίσιο απομακρύνεται (Me.Frame1.Visible = False). Η τιμή του εμβαδού των λεκανών απορροής καλείται από το επίπεδο των λεκανών απορροής και το πεδίο Shape Area ενώ η κλίση καλείται από το ίδιο επίπεδο και το πεδίο AVESLOPE k1 = Val(Me. AVESLOPE). Εκτελείται κώδικας υπό προϋποθέσεις με μια έκφραση μορφής if/then όπου ανάλογα με την κλίση της λεκάνης ορίζεται διαφορετική τιμή για τον παράγοντα Pn. (If kl <= 15 Then Me.tPn = 20, ElseIf kl <= 25 Then Me.tPn = 25 κτλ.). Υπολογίζεται η τιμή του παράγοντα Pn με αυτόν τον τρόπο και η τιμή αυτή αποθηκεύεται στην μεταβλητή vpn (vpn = Val_(Me.tPn). 162

163 Η τιμή της υδατοπαροχής καλείται από την 5η καρτέλα σύμφωνα με την διαδικασία η οποία έχει περιγραφή στο κεφάλαιο υπολογισμού της υδατοπαροχής vqmax = Val_(Me.tQmax). Ενώ η τιμή του βαθμού χειμμαρικότητας καλείται από την τιμή την οποία έχει ορίσει ο χρήστης στο πλαίσιο εισαγωγής vm = Val_(Me.tm). Η τιμή του παράγοντα Yn καλείται από την τιμή την οποία καθόρισε ο χρήστης στο ανάλογο πλαίσιο εισαγωγής vyn = Val_(Me.tYn). Αφού προσδιοριστούν οι τιμές της εξίσωσης με βάση την παραπάνω διαδικασία τότε υπολογίζεται η στερεοπαροχή της λεκάνης απορροής vg = vqmax * (vpn * vm) / (vyn * (100 - vpn)) εμφανίζεται στην οθόνη σε πλαίσιο ετικέτας Me.tG = "= " + Format(vG, " #,##0.00"). Επίσης πραγματοποιείται εκκίνηση του ArcEditor και αποθηκεύεται το αποτέλεσμα στον πίνακα των λεκανών απορροής στο πεδίο Gmax pfeat.value(pfeatcursor.findfield("gmax")) = Val(Me.tG). Ο υπολογισμός των μέγιστων αναμενόμενων στερεοπαροχών για το σύνολο των λεκανών απορροής πραγματοποιείται επιλέγοντας από το μενού ΑΝΑΛΥΣΕΙΣ/Στερεοπαροχές το κουμπί εντολών «Καταμέτρηση» (Εικόνα 39). Ακολούθως επιλέγοντας το κουμπί εντολών «Εκτύπωση» τα αποτελέσματα της καταμέτρησης εξάγονται στο Excel σε κατάσταση προεπισκόπησης εκτύπωσης. Τέλος, επιλέγοντας «Επιστροφή» επανερχόμαστε στο περιβάλλον του ArcMAP. Εικόνα 39: Το μενού ΑΝΑΛΥΣΕΙΣ της εφαρμογής και η φόρμα υπολογισμού της πραγματικής στερεοπαροχής Δομή και λειτουργία του κώδικα: Οι υπορουτίνες της εφαρμογής αποτελούνται από τρία κουμπιά ελέγχου (Επιστροφή, Εκτύπωση, Καταμέτρηση) καθώς και μιας ράβδου όπου καταγράφεται η πρόοδος (Εικόνα 39). 163

164 Επιλέγοντας από το μενού Αναλύσεις/Στερεοπαροχές και πριν γίνει ορατή η φόρμας, πραγματοποιείται η ακόλουθη διεργασία: Ερευνάται η λίστα με τα ονόματα των Layer για το επίπεδο Λεκάνες Στον πίνακα των ιδιοτήτων του επιπέδου γίνεται εύρεση του πεδίου «KLEK» (κωδικός λεκάνης) και Name (ονόματα λεκανών απορροής). Εκτελείται βρόγχος μορφής Do/Until για κάθε γραμμή του πίνακα των ιδιοτήτων του θέματος, καταμετρούνται τα ονόματα των λεκανών και ο αντίστοιχος κωδικός τους και εμφανίζονται στην στήλη Β2 (Ονομασία Χειμαρρικού Ρέματος). Το αποτέλεσμα της παραπάνω διαδικασίας είναι όταν ξεκινάει η φόρμα να εμφανίζονται τα ονόματα των λεκανών απορροής και ο αντίστοιχος κωδικός. Επιλέγοντας το κουμπί εντολών «Καταμέτρηση» Ερευνάται στην λίστα με τα ονόματα των Layer για το επίπεδο των λεκανών απορροής και ο πίνακας των ιδιοτήτων του συγκεκριμένου θέματος. Εμφανίζεται μια γραμμή προόδου των διεργασιών Εφαρμόζεται βρόγχος μορφής For/To στο πίνακα των ιδιοτήτων των λεκανών απορροής. ο οποίος για κάθε γραμμή του πίνακα παίρνει τις τιμές των πεδίων: - KLEK, το οποίο περιέχει τα ονόματα των λεκανών απορροής mlek = prow.value(ptable.findfield("klek")) - Shape_Area, το οποίο περιέχει την πληροφορία για το εμβαδό των πολυγώνων marea = prow.value(ptable.findfield("shape_area")) - του μέσου όρου των μέσων αναμενόμενων υδατοπαροχών - Ανάλογα με την κλίση της λεκάνης με μια έκφραση μορφής if/then else υπολογίζεται ο παράγοντας Pn kl = prow.value(ptable.findfield("aveslope")) * 100 If kl <= 15 Then v_pn = 20 ElseIf kl <= 25 Then v_pn = 25 ElseIf kl <= 35 Then v_pn = 30 ElseIf kl <= 45 Then v_pn = 35 ElseIf kl <= 55 Then v_pn = 40 ElseIf kl <= 65 Then v_pn = 45 ElseIf kl > 65 Then v_pn = 50 End If 164

165 - των παραμέτρων Yn και Pn όπως τις έχει καταχωρήσει ο χρήστης στα πεδία "stereo_m" και "stereo_yn" Με βάση τα παραπάνω δεδομένα υπολογίζεται η πραγματική στερεοπαροχή εφαρμόζοντας την εξίσωση των Stiny-Herheullidze v_gmax = (SUMnn / nn) * (v_pn * v_m) / (v_yn * (100 - v_pn)) Οι τιμές των παραπάνω τύπων καταχωρούνται στο ενσωματωμένο βιβλίο εργασίας του Microsoft Excel από τις στήλες F ως K. Τέλος εμφανίζονται οι αλλαγές με την πραγματοποίηση των υπολογισμών Με βάση τα παραπάνω υπολογίστηκαν οι μέγιστες αναμενόμενες στερεοπαροχές και υδατοστερεοπαροχές οι οποίες παρουσιάζονται στον πίνακα 27. Α/Α Πίνακας 27: Μέγιστες αναμενόμενες υδατοστερεοπαροχές των χειμαρρικών ρευμάτων της περιοχής έρευνας Ονομασία Χειμαρρικού Ρεύματος Εμβαδό λεκάνης Απορροής (Κm 2 ) P n (%) m Yn (t/m 3 ) Qmax (m 3 /sec) Gmax (m 3 /sec) Max(Q+G) 100 (m 3 /sec) Πεδινή διαδρομή Ανώνυμο Μαργαρίτας Καμίνια Γρηάς Ξεροπόταμος Όρμας Προσήλιο Μυρόρρεμα Σωσίτσα Μελισσότοπος Ασπρόρρεμα Παραμαγούλια Καραβίδια Λεπτοκαρυάς Καθαρόρρεμα Βαθύ νερό Ξηροπόταμος Σύνολο

166 Το μέγεθος της μέγιστης αναμενόμενης υδατοστερεοπαροχής που αναμένεται να εμφανισθεί σε μια συγκεκριμένη διατομή (Qmax + Gmax) (m 3 /sec) είναι ιδιαίτερα σημαντικό για την ορθολογική διαχείριση των λεκανών απορροής γιατί λαμβάνεται ως βάση για διάφορους υδραυλικούς και υδρολογικούς υπολογισμούς. 166

167 5.9 Προσδιορισμός της παροχής μιας συγκεκριμένης διατομής (Μέθοδος των ιχνών απορροής) Σύμφωνα με την μέθοδο των ιχνών απορροής, μετά την πάροδο μιας πλημμυρικής παροχής ή μιας παροχής με σημαντικό βάθος ροής, της οποίας το μέγεθος πρέπει να προσδιορισθεί, αναζητούνται στα πρανή της κοίτης ίχνη της στάθμης του νερού, που απέρρευσε. Η αναζήτηση γίνεται σε ευθύγραμμα (κατά το δυνατό) τμήματα με ομοιόμορφη διατομή, σταθερή κλίση και τραχύτητα. Με τη βοήθεια των ιχνών προσδιορίζεται το βάθος ροής, άρα η διαβρεχόμενη διατομή και η κλίση της στάθμης του νερού, που απέρρευσε: Η μέση ταχύτητα ροής δίνεται από τον τύπο του Manning-Strickler: u = k * R 2/3 * J 1/2 Όπου: u = μέση ταχύτητα ροής του νερού (m/sec) R = υδραυλική ακτίνα (m) J = κλίση στάθμης πλημμυρικών υδάτων και, αντί αυτής, η κλίση της κοίτης με την προϋπόθεση ομοιόμορφης ροής, ως εφαπτομένη της γωνίας k = συντελεστής τραχύτητας Η πλημμυρική παροχή υπολογίζεται στην συνέχεια από την σχέση: Q = F u (m 3 /sec) Όπου: F = το εμβαδό της διαβρεχόμενης επιφάνειας (m 2 ) U = η ταχύτητα κίνησης του νερου (m/sec) Για τον υπολογισμό της παροχής μιας διατομής μετά την πάροδο πλημμυρικής παροχής σχεδιάστηκε εφαρμογή σε περιβάλλον Visual Basic η οποία μας επιτρέπει να υπολογίσουμε την παροχή αφού εισαχθούν δεδομένα υπαίθρου (απόσταση και κλίση μεταξύ διαδοχικών σημείων της διατομής). Η εφαρμογή είναι ανεξάρτητη πλατφόρμα, εκτελέσιμης μορφής (traces.exe) και καλείται είτε μέσα από το περιβάλλον του ArcG.I.S. επιλέγοντας από το μενού ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΕΣ/ΙΧΝΗ ΑΠΟΡΡΟΗΣ k1=shell(myapppath+ "traces.exe", vbnormalfocus) εφόσον είναι τοποθετημένο το εκτελέσιμο αρχείο (traces.exe) στον ίδιο φάκελο με την εφαρμογή του ΑrcG.I.S. είτε ανεξάρτητα χωρίς να εισέλθουμε στο γραφικό περιβάλλον του ArcG.I.S. επιλέγοντας το εκτελέσιμο αρχείο. Ξεκινώντας την εφαρμογή, με οποιαδήποτε από τους δυο προαναφερθέντες τρόπους, παρουσιάζεται το γραφικό περιβάλλον (Εικόνα 40) όπου στον πίνακα 167

168 εισαγωγής των δεδομένων εισάγονται η απόσταση και κλίση μεταξύ διαδοχικών σημείων στάσεως ξεκινώντας από το αριστερό προς το δεξιό τμήμα της διατομής. Όσο εισάγουμε δεδομένα σχεδιάζεται στο γραφικό περιβάλλον της εφαρμογής η διατομή, ενώ οποτεδήποτε επιθυμούμε μπορούμε να διακόψουμε την εισαγωγή των στοιχείων, να αποθηκεύσουμε με κάποιο όνομα την διατομή και να εξέλθουμε από το περιβάλλον της. Εικόνα 40: Το γραφικό περιβάλλον υπολογισμού μιας παροχής με την μέθοδο των ιχνών απορροής Ακολούθως, στα πλαίσια εισαγωγής στοιχείων ορίζουμε τιμές για το μέγιστο βάθος ροής, την κλίση της κεντρικής κοίτης και τον συντελεστή τραχύτητας ενώ με βάση τα παραπάνω δεδομένα παρουσιάζεται σε ενημερωτικά πλαίσια το εμβαδό της διατομής, η ταχύτητα κίνησης του νερού και η παροχή της διατομής. Όταν αποθηκεύουμε την διατομή τα δεδομένα που έχουμε εισάγει καταχωρούνται σε αρχείο μορφής txt το οποίο μπορούμε να το καλούμε από το μενού διατομή για να τροποποιήσουμε την διατομή. Δομή και λειτουργία του κώδικα Η φόρμα αποτελείται από: 168

169 - Το πτυσσόμενο μενού το οποίο περιλαμβάνει λειτουργίες αποθήκευσης, άνοιγμα διατομής, αποθήκευσης διατομής, δημιουργία νέας διατομής, έξοδος, επίλυση - Πίνακας δυο στηλών και δέκα γραμμών στον οποίο εισάγονται τα δεδομένα (απόσταση, κλίση) - Πλαίσια εισαγωγής στοιχείων (όνομα διατομής, μέγιστο βάθος, κλίση της κοίτης, συντελεστής τραχύτητας - Γραφικό περιβάλλον στο οποίο σχεδιάζεται η διατομή - Ενημερωτικά πλαίσια τα οποία μας ενημερώνουν για τα αποτελέσματα της διατομής σχετικά με το εμβαδό, την περίμετρο της διαβρεχόμενης επιφάνειας, την ταχύτητα κίνησης του νερού και την παροχή της διατομής. Η σχεδίαση της διατομής πραγματοποιείται σε δυο στάδια: στο πρώτο σχεδιάζεται η διατομή ενώ στο δεύτερο σχεδιάζεται το μέγιστο βάθος. - Για τον σχεδιασμό της διατομής, οι τιμές οι οποίες εισήχθησαν στον πίνακα εισαγωγής στοιχείων αναπαριστώνται με χρήση της εσωτερικής συνάρτησης Format της Visual Basic και της λειτουργίας αυτής ptcshape. - Όσον αφορά το μέγιστο βάθος, αφού σχεδιαστεί η διατομή με την χρήση της παραπάνω συνάρτησης σε ένα σύστημα συντεταγμένων (x,y) υπολογίζεται η τιμή του κατώτερου y με την εκτέλεση βρόγχου μορφής For/To και στην τιμή αυτή προστίθεται η τιμή του μέγιστου βάθους που έχουμε ορίσει στο πλαίσιο εισαγωγής μέγιστου βάθους. - Επίσης με χρήση ανάλογου βρόγχου For και της εντολής ελέγχου if σχεδιάζεται η επιφάνεια του νερού ως το σημείο που τέμνει την διατομή. Το μέγιστο βάθος καθώς και η επιφάνεια του ύδατος σχεδιάζονται με πράσινο χρώμα. Ο υπολογισμός του εμβαδού γίνεται με την ανάλυση του σχήματος σε τρίγωνα ενώ η εσωτερική ανάλυση πραγματοποιείται με την βοήθεια των συντεταγμένων του συστήματος αναφοράς και ο υπολογισμός του εμβαδού των τμημάτων γίνεται με τον τύπο του εμβαδού τριγώνου. Ο υπολογισμός της διαβρεχόμενης επιφάνειας πραγματοποιείται με την χρήση βρόγχου επανάληψης For/Tο, ο οποίος με σημείο εκκίνησης το αριστερό σημείο τομής μεταξύ διατομής και επιφάνειας νερού σχεδιάζει ευθεία γραμμή ως το επόμενο σημείο όπου θα διασταυρωθούν η επιφάνεια νερού και η διατομή πραγματοποιώντας άθροιση των επιμέρους τμημάτων. 169

170 Στα ενημερωτικά πλαίσια εμφανίζονται το εμβαδό της διατομής, η διαβρεχόμενη περίμετρος και με βάση τα δεδομένα αυτά από τον τύπο του Manning-Strickler τύπους υπολογίζεται η παροχή. Όλα τα δεδομένα και οι υπολογισμοί αποθηκεύονται από το μενού Μελέτη/Αποθήκευση σε αρχείο μορφής txt με την συνάρτηση SaveStudy η οποία χρησιμοποιεί τις εσωτερικές εντολές της Visual Basic Open και Write. Με αυτόν τον τρόπο οποιαδήποτε στιγμή επιθυμούμε μπορούμε να καλέσουμε το αρχείο txt και να τροποποιήσουμε τα δεδομένα του από το μενού Μελέτη/Άνοιγμα. 170

171 5.10 Εκτίμηση κινδύνου διάβρωσης με τον προσδιορισμό της υποβάθμισης στην λεκάνη απορροής Γενικά Η εκδήλωση χειμαρρικών φαινομένων στις ορεινές λεκάνες απορροής των χειμαρρικών ρευμάτων έχει ως συνέπεια την παραγωγή φερτών υλικών. Τα υλικά που παράγονται από τις διαβρώσεις μεταφέρονται από τα ρέοντα ύδατα που τις προκαλούν και αποτίθενται εκτός του τόπου παραγωγής τους, κατά κανόνα σε απομακρυσμένες περιοχές, οι οποίες βρίσκονται εκτός των ορεινών λεκανών απορροής. Τα υλικά που παράγονται από τις αποσαθρώσεις, τις γεωκατακρημνίσεις και τις γεωλισθήσεις, υφίστανται τοπικές μόνο μετακινήσεις. Κατά κανόνα παραμένουν συσσωρευμένα κοντά στους τόπους παραγωγής τους εντός των ορεινών λεκανών. Στη συνέχεια όμως τα απορρέοντα ύδατα διαβρώνουν τα προϊόντα των αποσαθρώσεων, γεωκατακρημνίσεων, γεωλισθήσεων και τα μεταφέρουν ολικά ή μερικά εκτός των ορεινών λεκανών. Για το λόγο αυτό η διάβρωση αποτελεί το κύριο χειμαρρικό φαινόμενο που παρασύρει και μεταφέρει φερτά υλικά από τις ορεινές λεκάνες των χειμαρρικών ρευμάτων, τα οποία αποθέτει εκτός αυτών. Με βάση τα παραπάνω δίνονται οι εξής ορισμοί: Ως γενική διάβρωση (Κωτούλας 2001, Στεφανίδης 2004) ή απλώς διάβρωση ορεινής λεκάνης απορροής ή μιας έκτασης χαρακτηρίζεται η διαδικασία της απαγωγής από τα όμβρια ύδατα στερεών υλικών που έχουν παραχθεί με τη δράση οποιαδήποτε χειμαρρικού φαινομένου, μεταφέρονται και αποτίθενται εκτός της λεκάνης ή της έκτασης. Το μέγεθος της γενικής διάβρωσης εκφράζεται με την απαγόμενη, λυτή (μη συμπαγή) ποσότητα φερτών υλών σε ορισμένο χρονικό διάστημα. Συνήθως δίδεται σε t/έτος ή m 3 /έτος ή και σε m 3 /Km 2, έτος. Διακρίνουμε τα εξής είδη διαβρώσεων (Κωτούλας 2001, Στεφανίδης 2004): την επιφανειακή διάβρωση: Έτσι χαρακτηρίζουμε εκείνη τη μορφή διάβρωσης, κατά την οποία τα απορρέοντα νερά αποσπούν και παρασύρουν βαθμιαία και με ομοιόμορφο τρόπο λεπτά στρώματα από την επιφάνεια του στερεού φλοιού της γης. την αυλακωτή διάβρωση: Έτσι χαρακτηρίζουμε τη δημιουργία από τα ρέοντα νερά πλήθους μικρών, σχετικά αβαθών (μέχρι 1m βάθος), αυλακιών στην επιφάνεια του εδάφους, κατά τη διεύθυνση της μέγιστης κλίσης, τα οποία είναι δυνατό να εξαφανισθούν με την άροση. Τέτοια αυλάκια έχουν συνήθως τριγωνική διατομή με οξεία γωνία. 171

172 τη χαραδρωτική διάβρωση: Είναι η διάβρωση, κατά την οποία δημιουργούνται μεγάλες, σχετικά βαθιές χαράδρες (βάθος > 1 m) κατά τη διεύθυνση ροής, οι οποίες δεν μπορούν να εξαφανισθούν με άροση. Το βάθος τους συνήθως κυμαίνεται μεταξύ 5 και 15 m, φθάνει δε σπανιότερα τα m. Η διατομή των χαραδρών είναι γενικά τριγωνική με αμβλεία συνήθως γωνία τη φαραγγωτή διάβρωση: Αποτελεί μια πολύ έντονη μορφή χαραδρωτικής διάβρωσης. Σχηματίζεται συνήθως στην κεντρική κοίτη των χειμαρρικών ρευμάτων και ιδίως στο κατώτερο μέρος της. Χαρακτηρίζεται από μεγάλο βάθος, το οποίο κυμαίνεται συνήθως μεταξύ m, μερικές φορές όμως υπερβαίνει και τα 150 m. Διαφέρει από τη χαραδρωτική της οποίας αποτελεί προέκταση, ως προς το μέγεθος των διαστάσεων της και προπαντός ως προς τη μορφή της διατομής της, η οποία είναι υοειδής, μεγάλου πλάτους και με απότομα, μερικές φορές σχεδόν κατακόρυφα πρανή. την πρανική ή υποσκαπτική διάβρωση: Με την προσβολή των πρανών της κοίτης στον πόδα τους από τα ρέοντα νερά των χειμαρρικών ρευμάτων αποσπώνται υλικά, τα οποία παρασύρονται και μεταφέρονται προς τα κατάντη. Η μορφή της διάβρωσης που προκύπτει ονομάζεται πρανική ή υποσκαπτική. Τα πρανή που υφίστανται την υποσκαπτική διάβρωση συνήθως καταρρέουν και στη συνέχεια μεταφέρονται από τα νερά. Υποβάθμιση (Κωτούλας 2001, Στεφανίδης 2004) ορεινής λεκάνης ή μιας επιφάνειας είναι το ιδεατό, ισόπαχο, συμπαγές γεώστρωμα, που λόγω της γενικής διάβρωσης αποσπάται από την επιφάνεια της ορεινής λεκάνης ή μιας έκτασης και μεταφέρει προς τα κατάντη με τη μορφή φερτών υλικών. Συνεπώς, η υποβάθμιση είναι το αποτέλεσμα της γενικής διάβρωσης. Εκφράζεται με το μέγεθος τους απαγόμενου, ισόπαχου, συμπαγούς γεωστρώματος, το οποίο δίνεται είτε ως πάχος, (ύψος) γεωστρώματος (mm/έτος), είτε ως όγκος (ή βάρος) ανά μονάδα έκτασης (σε m 3 /Km 2,έτος ή t/km 2,έτος). Εφόσον η γενική διάβρωση των ορεινών λεκανών αναφέρεται στην ποσότητα ή στο βάρος των φερτών υλών, που μεταφέρονται και αποτίθενται από τα ρέοντα ύδατα εκτός της λεκάνης, δεν συμπεριλαμβάνει τις ενδιάμεσες αποθέσεις φερτών υλών που συμβαίνουν σε κατάλληλες θέσεις του υδρογραφικού δικτύου εντός των λεκανών. Αντίθετα, η υποβάθμιση, η οποία εκφράζει το μέγεθος του ομοιόμορφου στρώματος (όγκος ή βάρος συμπαγούς ύλης) που αποσπάται από την επιφάνεια της ορεινής λεκάνης και παράγει φερτά υλικά, συμπεριλαμβάνει το σύνολο των παραγόμενων υλικών σε όλες τις ενδιάμεσες αποθέσεις. Άρα στις μικρές ορεινές 172

173 λεκάνες, στις οποίες ελαχιστοποιούνται κατά κανόνα οι ενδιάμεσες αποθέσεις, ταυτίζεται πρακτικά το μέγεθος της γενικής διάβρωσης με εκείνο της υποβάθμισης. Η διάβρωση των ορεινών λεκανών, συνεπώς και η υποβάθμιση την οποία συνεπάγεται, αποτελούν σπουδαίο μορφογενετικό παράγοντα της επιφάνειας της Γης. Από την άποψη αυτή, η γενική διάβρωση και η υποβάθμιση των ορεινών λεκανών διακρίνονται σε κανονική ή γεωλογική και σε ακανόνιστη ή επιταχυνόμενη διάβρωση ή υποβάθμιση (η αναφορά γίνεται παίρνοντας υπόψη εκτεταμένες επιφάνειες), ως εξής: Κανονική ή γεωλογική διάβρωση ή υποβάθμιση (normal erosion, geological erosion) (Κωτούλας 2001, Στεφανίδης 2004) είναι η διηνεκής γεωλογική επεξεργασία των εξάρσεων της Γης, όταν αυτές βρίσκονται υπό αδιατάρακτο φυσικό περιβάλλον, δηλαδή όταν το έδαφος και η φυσική βλάστηση δεν έχουν υποστεί ανθρωπογενείς καταστροφές ή αλλοιώσεις. Η γενική διάβρωση ή η υποβάθμιση του είδους αυτού προχωρεί με πολύ βραδύ ρυθμό, ιδίως στις περιοχές, που καλύπτονται από κανονικά, πυκνά δάση και συνεπάγεται την παράσυρση λεπτόκοκκου κυρίως υλικού (αιωροϋλικού) και μάλιστα σε κατάσταση διάλυσης. Ποικίλει στα διάφορα κλίματα. Π.χ. είναι ιδιαίτερα ταχεία και γι αυτό θεαματική στις ημίξηρες περιοχές, όπου σπανίζει ή βλάστηση. Γενικά η κανονική διάβρωση (υποβάθμιση) δεν θεωρείται επιζήμια από πρακτική άποψη. Κατά την κανονική διάβρωση απομακρύνονται από τις διαβρωμένες περιοχές σε ετήσια βάση ποσότητες εδάφους που ανέρχονται σε Kg/στρέμμα και υπό συνθήκες κανονικής διάβρωσης το στρώμα εδάφους που απαγάγετε ετησίως από τη διάβρωση σε μια έκταση είναι μεγαλύτερο άπαυτο που σχηματίζεται λόγω της φυσικής αποσάθρωσης του μητρικού πετρώματος. Ακανόνιστη ή επιταχυνόμενη διάβρωση ή υποβάθμιση (accelerated erosion) (Κωτούλας 2001, Στεφανίδης 2004) είναι η επεξεργασία των γήινων εξάρσεων σε διαταραγμένο φυσικό περιβάλλον, δηλαδή όπου η βλάστηση και το έδαφος έχουν υποστεί έντονη ανθρωπογενή επίδραση, όπως πυρκαγιές, βοσκή, λαθροϋλοτομίες, εκχερσώσεις κλπ. Ο βαθμός της διαταραχής αντικατοπτρίζει συνήθως και το βαθμό επιτάχυνσης της διάβρωσης. Η αποτροπή της αποτελεί έναν από τους κύριους σκοπούς κατά τις διευθετήσεις των χειμαρρικών ρευμάτων. Η διάκριση της γενικής διάβρωσης (υποβάθμισης) σε κανονική και επιταχυνόμενη γίνεται με γεωμορφολογικά κριτήρια, συνεπώς αφορά ευρείες εκτάσεις και αναφέρεται σε εκτατικά χειμαρρικά φαινόμενα (επιφανειακή, αυλακωτή, μικρή χαραδρωτική διάβρωση, επιπόλαιες γεωλισθήσεις κλπ.) τα οποία μπορούν να αποτραπούν με την παρουσία ή την ίδρυση δάσους. Δεν αναφέρεται στα εντατικά 173

174 φαινόμενα (χαραδρωτική, φαραγγωγική, πρανική διάβρωση), τα οποία δεν επηρεάζονται από την παρουσία ή την ίδρυση του δάσους Μέθοδοι προσδιορισμού της διάβρωσης Ο προσδιορισμός της γενικής διάβρωσης μπορεί να γίνει με την βοήθεια μετρήσεων (άμεσος προσδιορισμός), με την χρήση στοχαστικών (εμπειρικών) μεθόδων και με την χρήση προσδιοριστικών (αναλυτικών) μεθόδων (Κωτούλας 2001, Στεφανίδης 2004): Μέθοδοι άμεσου προσδιορισμού Με μετρήσεις σε μικρές αντιπροσωπευτικές επιφάνειες των ορεινών λεκανών. Κατά την εφαρμογή της μεθόδου αυτής, επιλέγονται κατάλληλες, αντιπροσωπευτικές επιφάνειες στις ορεινές λεκάνες των ρεμάτων στις οποίες θα διεξάγονται μετρήσεις. Οι πολύ μικρές επιφάνειες δεν προσφέρονται για την ανάπτυξη της διάβρωσης, ως αντιπροσωπευτική για τέτοιες μετρήσεις θεωρείται η επιφάνεια με μήκος 22m και πλάτος 1,80m. Οι αντιπροσωπευτικές επιφάνειες διαχωρίζονται και απομονώνονται από τις γειτονικές επιφάνειες, ώστε να αποφεύγεται η εισροή ή εκροή επιφανειακής απορροής και υλικών από τον περίγυρο και να καταμετρούνται επακριβώς το μέγεθος των κατακρημνισμάτων, της απορροής και της διάβρωσης. Με μετρήσεις σε μικρές υπολεκάνες των ορεινών λεκανών. Κατά την εφαρμογή της μεθόδου διαχωρίζεται η συνολική ορεινή λεκάνη απορροής σε επιμέρους υπολεκάνες, στις οποίες γίνεται συστηματική καταγραφή της υδατοστερεοπαροχής. Η απορροής προσδιορίζεται με τη βοήθεια διαφόρων καταγραφικών οργάνων ενώ ο προσδιορισμός της πυκνότητας των αιωρημάτων γίνεται με τη λήψη δειγμάτων με κατάλληλη αυτόματη μηχανική διάταξη. Ο προσδιορισμός της στερεοπαροχής και του στεροφορτίου γίνεται με τη λήψη δειγμάτων από την κοίτη ή με εγκατάσταση υδρομετρικών σταθμών. Σε περίπτωση που υπάρχουν υδρογραφήματα αλλά δεν υπάρχουν μετρήσεις αιωροσυγκέντρωσης ο προσδιορισμός του αντίστοιχου αιωρογραφήματος γίνεται με τη μέθοδο συσχετισμού τα αμερικάνικης υπηρεσίας Soil Conservation Service (1977). Κάνοντας δεκτή μια απλή σχέση μεταξύ της υδατοπαροχής Q και της αιωροπαροχής Qs είναι δυνατό να παραχθεί από ένα υδρογράφημα ένα αντίστοιχο υδρογράφημα. Στοχαστικές (εμπειρικές) μέθοδοι Από τις στοχαστικές (εμπειρικές) μεθόδους, σπουδαιότερες είναι οι μέθοδοι των Fournier, του Corbel η σειρά των αμερικάνικων USLE (Universal Soil Loss 174

175 Equation), MUSLE η διαχωριστική USLE, η μέθοδος του Gavrilovic καθώς και των Kronfellner-Kraus. Η μέθοδος του Fournier: Η μέθοδος αυτή προσδιορίζει την γενική ετήσια διάβρωση ή την υποβάθμιση σε ευρείες λεκάνες απορροής με ήπιο ανάγλυφο. Συνεπώς αναφέρεται σε φορτία που προέρχονται από αιωρομεταφορά. Η μέθοδος του Corbel: Η μέθοδος αυτή προσδιορίζει τον όγκο του ετήσιου φορτίου φερτών υλών λόγω γενικής διάβρωσης που παράγεται σε λεκάνες απορροής κυρίως των λοφωδών περιοχών με σημαντική έκταση και ελάχιστη στερεομεταφορά. Η μέθοδος USLE: Η ποσοτική εκτίμηση της εδαφικής απώλειας μπορεί να γίνει με την βοήθεια της Παγκόσμιας Εξίσωσης Εδαφικής Απώλειας η οποία αποτελεί το πρώτο και πλέον διαδεδομένο γενικό μοντέλο στοχαστικού (εμπειρικού) χαρακτήρα για την εκτίμηση της υποβάθμισης. Η εξίσωση στηρίζεται σε έξι παράγοντες (συντελεστής διαβρωτικότητας της βροχής, συντελεστής διαβρωσιμότητας του εδάφους, συντελεστής για την επίδραση του μήκους της κλιτύος, συντελεστής φυτοκάλυψης και συντελεστής ελέγχου διάβρωσης) οι οποίοι προσδιορίζονται με διαγράμματα τα οποία συντάσσονται με τη βοήθεια μετρήσεων και σταθμολογικών δεδομένων. Η μέθοδος MUSLE: Η μέθοδος MUSLE (Modified Universal Soil Loss Equation) παρέχει το φορτίο φερτών υλών που παράγει μια ορεινή λεκάνη ή υπολεκάνη απορροής κατά τη διάρκεια μιας συγκεκριμένης βροχόπτωσης λόγω της γενικής διάβρωσης ή υποβάθμισης. Προέρχεται από τροποποίηση της μεθόδου ULSE, η οποία συνίσταται στην αντικατάσταση του συντελεστή διαβρωτικότητας Κ με δυο άλλους παράγοντες, δηλαδή με τον όγκο V και με την μέγιστη τιμή q p της επιφανειακής απορροής. Η μέθοδος RUSLE: Η μέθοδος αυτή παρέχει την ετήσια διάβρωση ή υποβάθμιση μιας ευρύτερης εδαφικής επιφάνειας π.χ. μιας μικρής λεκάνης ή μιας υπολεκάνης απορροής, θεωρώντας, ότι η διαδικασία της γενικής διάβρωσης της USLE διαχωρίζεται σε δυο διαδικασίες ως εξής: - την μικρή χαραδρωτική και αυλακωτή διάβρωση και - την επιφανειακή διάβρωση μεταξύ των μικρών χαράδρων και αυλάκων, κάθε μια από τις οποίες υπολογίζεται χωριστά. Η μέθοδος αυτή παίρνει υπόψη της μόνο τα εκτατικά χειμαρρικά φαινόμενα, τα οποία αναπτύσσονται σε λυτά (γεωργικά καλλιεργούμενα) εδάφη (λεκάνες των λοφωδών περιοχών) και παράγουν λεπτόκοκκα υλικά (αιωροϋλικά). 175

176 Η μέθοδος AGNPS: Η διαδικασία αυτού του μοντέλου περιλαμβάνει στον χωρισμό της λεκάνης απορροής σε κελιά μεγέθους από ha περιέχει διάφορες εξισώσεις. Συμπεριλαμβάνει τον προσδιορισμό της μέγιστης πλημμυρικής παροχής με το μοντέλο SCS και της εδαφικής απώλειας σε επίπεδου κελιού με βάση παράγοντες της RUSLE. Η μέθοδος του Gavrilovic: Η μέθοδος αυτή προσδιορίζει την μέση ετήσια διάβρωση ή υποβάθμιση στις ορεινές λεκάνες απορροής των χειμαρρικών ρευμάτων. Η μέθοδος του Kronfellener-Kraüs: Η μέθοδος αυτή προσδιορίζει το δυνατό μέγιστο φορτίο φερτών υλών γενικά και ιδίως των μικρών χειμαρρικών ρευμάτων των ορεινών και πολύ ορεινών περιοχών, το οποίο μπορεί να αποτεθεί στο κώνο πρόσχωσης τους λόγω στερεομεταφοράς μετά από έκτακτο πλημμυρικό γεγονός. Προσδιοριστικές (αναλυτικές) μέθοδοι Από τις προσδιοριστικές (αναλυτικές) μεθόδους σημαντικότερες θεωρούνται οι αμερικάνικες μέθοδοι CREAMS, AMSWER, WEPP, ERIC και η ελβετική μέθοδος GHO. Καμία από τις παραπάνω μεθόδους δεν είναι πλήρως προσδιοριστική (αναλυτική), ο βαθμός όμως των στοχαστικών (εμπειρικών) δεδομένων που υπεισέρχονται σ αυτές, ελαττώνεται, συνεπώς η προσδιοριστικότητα τους βελτιώνεται. Η μέθοδος Creams: Η μέθοδος αυτή παίρνει υπόψη της τη ροή διαφόρων υλών όπως νερού, θρεπτικών υλικών και λυμάτων. Αυτό διότι δέχεται, ότι παράλληλα με την απώλεια εδάφους συμβαίνουν και άλλες περιβαλλοντικές επιπτώσεις (π.χ. ευτροφισμός των υδάτων λόγω μετατόπισης χημικών υλών). Αποτελείται από τρία μοντέλα. - το μοντέλο των υδρολογικών διαδικασιών - το μοντέλο των διαβρωτικών διαδικασιών, το οποίο απαιτεί υδρολογικά δεδομένα καθώς και τα μεγέθη των παραγόντων της μεθόδου USLΕ σε τροποποιημένη μορφή. - το μοντέλο των χημικών διεργασιών Η σημαντική διαφορά της μεθόδου ως προς την μέθοδο USLE είναι ότι παίρνει υπόψη της μεμονωμένα γεγονότα ή μεμονωμένα έτη και ότι, εκτός από την επιφανειακή και αυλακωτή διάβρωση θεωρείται πως προσυπολογίζει και τη μικρή χαραδρωτική διάβρωση μαζί με τις αποθέσεις υλικών. Η μέθοδος ANWERS: Η διαδικασία της υποβάθμισης δεν παίρνεται υπόψη μόνο κατά επιφάνειες, αλλά εκφράζεται και για ολόκληρες λεκάνες απορροής. Για το σκοπό αυτό κατανέμεται η λεκάνη απορροής σε 1700 τετραγωνικές επιφάνειες με έκταση 1 4ha. Για κάθε επιφάνεια μπορούν να δοθούν έως είκοσι παράμετροι, που 176

177 περιγράφουν το είδος χρήσης, υδατοσυγκράτηση, κλίση, έκθεση κτλ. Η μέθοδος παρέχει ως τελικό αποτέλεσμα τη χρονική πορεία της απορροής στο κατώτατο πέρας της λεκάνης και το καθαρό φορτίο για όλα τα τετράγωνα. Η μέθοδος EPIC: Η μέθοδος αυτή παίρνει υπόψη της τόσο της υδατική όσο και την αιολική διάβρωση, ενώ χρησιμοποιείται για την πρόγνωση των απωλειών συγκομιδής σε διαβρωνόμενες επιφάνειες. Συνίσταται από επιμέρους μοντέλα τα οποία περιγράφουν τις υδρολογικές εξελίξεις, τη διαδικασία διάβρωσης, τη μετακίνηση των θρεπτικών στοιχείων στο έδαφος κλπ. Η μέθοδος WEPP: Έχει τον πιο προσδιοριστικό χαρακτήρα σε σχέση με τις τρεις προηγούμενες παρέχοντας δεδομένα για μεμονωμένα γεγονότα ή τυπικά γεγονότα και για μεγάλα τυπικά διαστήματα. Η ελβετική μέθοδος GHO: Η μέθοδος αυτή παρέχει το συνολικό φορτίο φερτών υλών, το οποίο παράγουν και μεταφέρουν μικρά χειμαρρικά ρεύματα κατά τη διάρκεια ενός απορροϊκού γεγονότος. Η μέθοδος αυτή ενδείκνυται για ορεινές περιοχές και αφορά κυρίως κινητούς πυθμένες από αδρομερή φερτά υλικά τα οποία μεταφέρονται με παραπυθμένια κίνηση (στερεομεταφορά) και με μαζική μεταφορά (χειμαρρολάβα). Η διαδικασία εφαρμογής της γίνεται σε τρεις φάσεις (προκαταρτικές εργασίες, εργασίες υπαίθρου και επεξεργασία στοιχείων εξαγωγή αποτελεσμάτων). Το πρόβλημα για την εφαρμογή των παραπάνω μοντέλων για τον προσδιορισμό της υποβάθμισης είναι ότι τα περισσότερα μοντέλα βασίζονται σε παράγοντες για τους οποίους δεν υπάρχουν στοιχεία, οι οποίοι αλληλεπιδρούν μεταξύ τους. Η συγκέντρωση των στοιχείων κάποιων άλλων παραγόντων είναι επίπονη και δύσκολη κάνοντας ασύμφορο στον χρόνο την συλλογή αυτών των στοιχείων (Vende και Poesen 2005). Οι Merritt κ.ά. (2003) σε ότι αφορά τις προσδιοριστικές μεθόδους συμπέραναν ότι αν και έχουν άλλα πλεονεκτήματα δεν είναι ειδικά και κατάλληλα για την εκτίμηση της συνολικής διάβρωσης μιας και εστιάζουν σε μερικά είδη διάβρωσης και στερεομεταφοράς. 177

178 Μέθοδος του Gavrilovic Η μέση ετήσια διάβρωση ή υποβάθμιση στην μέθοδο του Gavrilovic ( από Κωτούλας 2001, Στεφανίδης 2004) υπολογίζεται με βάση τρεις κύριους παράγοντες. Ένα παράγοντα ο οποίος καθορίζει την επίδραση του φυτοκαλλύματος στην προστασία του εδάφους, ένα παράγοντα ο οποίος καθορίζει την διαβρωσιμότητα του πετρώματος και ένα παράγοντα ο οποίος καθορίζει το είδος και την έκταση της διάβρωσης. Επιπρόσθετα λαμβάνει υπόψη του την μέση ετήσια θερμοκρασία και βροχόπτωση, την μέση κλίση της λεκάνης απορροής και το εμβαδό της λεκάνης απορροής. Το μοντέλο του Gavrilovic χρησιμοποιεί μόνο τρεις περιγραφικούς παράγοντες (είδος φυτοκάλυψης, διαβρωσιμότητα πετρώματος, είδος και έκταση της διάβρωσης) την τοποθέτηση τιμών με βάση κλίμακες που ο ίδιος προσδιόρισε, ενώ οι υπόλοιποι παράγοντες είναι ποσοτικοί, εύκολα υπολογίσιμοι. Με βάση τα παραπάνω το μοντέλο του Gavrilovic είναι το πιο ποσοτικοποιημένο από τα στοχαστικά (εμπειρικά) μοντέλα, δεν περιέχει παράγοντες για τους οποίους υπάρχει αδυναμία συγκέντρωσης στοιχείων είτε παντελή έλλειψη στοιχείων και είναι ο λόγος για τον οποίο αποφασίστηκε η ενσωμάτωση του μοντέλου στην αναπτυχθείσα εφαρμογή. Επιπρόσθετα είναι η πρώτη φορά που το μοντέλο διάβρωσης του Gavrilovic ενσωματώνεται σε μια εφαρμογή ενός Γεωγραφικού Συστήματος Πληροφοριών. Η εφαρμογή του συγκεκριμένου μοντέλου μπορεί να βοηθήσει στην αναγνώριση των περιοχών με υψηλούς ρυθμούς διάβρωσης οι οποίοι οδηγούν στην υποβάθμιση και ερημοποίηση του εδάφους και στις οποίες θα πρέπει να ληφθούν μέτρα για την αποφυγή της υποβάθμισης. H εξίσωση του Gavrilovic έχει την ακόλουθη μορφή: όπου: W = T h π z 3 F ( m 3 /έτος) W = όγκος μέσης, ετήσιας παραγωγής φερτών υλικών στην ορεινή λεκάνη απορροής του χειμαρρικού ρεύματος ( m 3 /έτος). Εκφράζεται σε συμπαγή όγκο φερτών υλών. Για την αναγωγή του σε φαινόμενο όγκο πολλαπλασιάζεται, επί 1,28 1,32 (το πορώδες των φυσικών αποθέσεων καταλαμβάνει τα 0,28 0,32 του φαινόμενου όγκου). Τ = συντελεστής θερμοκρασίας, ο οποίος παρέχεται από την σχέση: όπου: T 0 = t + 0,

179 t 0 = μέση ετήσια θερμοκρασία στην ορεινή λεκάνη απορροής ( 0 C) h = μέσο ετήσιο ύψος βροχής της λεκάνης (mm) π = ο αριθμός 3,1459 F = επιφάνεια της λεκάνης (Κm 2 ) z = συντελεστής διάβρωσης, ο οποίος υπολογίζεται από την σχέση: z = x y ( φ + J ) όπου: x = συντελεστής που εκφράζει τη μείωση της αντίστασης του γεωλογικού υποθέματος κατά της διάβρωσης ανάλογα με την κατάσταση και την καλλιέργεια της επιφάνειας του, με βάση την παρουσία βλάστησης. Δίνεται από τον πίνακα 28. Κυμαίνεται μεταξύ 0,05 και 1,0. Πίνακας 28: Τιμές του συντελεστή x στον τύπο του Gavrilovic Μέση τιμή Mορφή του φυτοκαλύμματος συντελεστή x Mικτές δασοσυστάδες και πυκνοί θαμνώνες ή δασοσυστάδες 0,05-0,2 αραιές με υπόροφο Δασοσυστάδες κωνοφόρων με υπόροφο ασθενή ή θαμνώνες 0,2-0,6 όχι σύμπυκνοι Δασοσυστάδες και θαμνώνες υποβαθμισμένοι, λιβάδια 0,4-0,6 Λιβάδια και εδάφη καλλιεργούμενα, υποβαθμισμένα 0,6-0,8 Επιφάνεια χωρίς φυτοκάλυμμα 0,8 0,1 y = συντελεστής διαβρωσιμότητας του γεωλογικού υποθέματος ο οποίος εξαρτάται από την πετρολογική και εδαφολογική σύσταση των λεκανών. Παρέχεται από τον πίνακα 29. Κυμαίνεται από 0,8 και 1,55. Πίνακας 29: Τιμές του συντελεστή y στον τύπο του Gavrilovic. Μέση τιμή Κατηγορία πετρώματος συντελεστή y Προσχωσιγενής Α 1,0 Νεογενής S 1,55 Ασβεστολιθικός Κ 0,8 Κρυσταλλοπυριγενής Μ 0,8 Σχιστολιθικός G 1,0 Φλυσχικός F 1,15 179

180 φ= συντελεστής που εκφράζει το είδος και το βαθμό διάβρωσης των λεκανών απορροής. Παρέχεται από τον πίνακα 30. Κυμαίνεται από 0,1 έως 1. J = μέση κλίση της επιφάνειας της λεκάνης απορροής, ως εφαπτομένη της γωνίας. Πίνακας 30: Τιμές του συντελεστή φ στον τύπο του Gavrilovic Είδος και βαθμός διάβρωσης των λεκανών Μέση τιμή Ασθενής διάβρωση στις λεκάνες απορροής 0,1 0,2 Διάβρωση επιφανειακή στα 25 50% της λεκάνης 0,3 0,5 Επιφανειακή διάβρωση ολισθήσεις και αποθέσεις, καρστική διάβρωση 0,6 0,7 Τα 50-80% της λεκάνης υποβαθμισμένα από χαραδρώσεις και 0,8 0,9 ολισθήσεις Λεκάνες πλήρως υποβαθμισμένες από έντονες διαβρώσεις 0,9 1,0 Κατακρημνίσματα Για την εκτίμηση της μέσης ετήσιας υποβάθμισης στον τύπο του Gavrilovic είναι αναγκαίο να γνωρίζουμε το ύψος των κατακρημνισμάτων, που δέχεται μια λεκάνη απορροής ενός ρέματος και στην συνέχεια να υπολογίσουμε τον όγκο των κατακρημνισμάτων που δέχεται η περιοχή. Ο όρος κατακρημνίσματα περιλαμβάνει το σύνολο της βροχής, χιονιού και χαλαζιού που πέφτουν στο έδαφος και αποτελούν μέρος του υδρολογικού κύκλου του νερού (Σούλιος 1981, Δημόπουλος 1983, Κωτούλας 1986). Η εκτίμηση του όγκου των κατακρημνισμάτων οι οποίες δέχεται μια λεκάνη απορροής καθώς και αυτές που απορρέουν είναι σημαντική για τον καθορισμό την συμπεριφοράς του νερού μέσα στην λεκάνη απορροής (Shaban κ.ά. 2005). Ωστόσο τέτοιου είδους εκτιμήσεις είναι σύνθετες και δύσκολες λόγο της φύσης των μετρήσεων που επηρεάζονται χωρο-χρονικά από την μεταβολή του κλίματος (Brooks και Mehmet 2000) Στην περιοχή έρευνας όπως και στην υπόλοιπη Ελλάδα υπάρχουν λίγοι σχετικά μετεωρολογικοί σταθμοί ή δεν είναι κατανεμημένοι σωστά. Η συλλογή και επεξεργασία των στοιχείων των σταθμών ενός βροχομετρικού δικτύου καταλήγει σε σημειακές υδρολογικές πληροφορίες. Για τον υπολογισμό του ύψους των κατακρημνισμάτων ο απλούστερος τρόπος υπολογισμού είναι με τον σχηματισμό του αριθμητικού μέσου όρου των παρατηρήσεων από τους σταθμούς που υπάρχουν σε αυτή. Τα αποτελέσματα της μεθόδου αυτής μπορούν να βελτιωθούν, εάν στις επιμέρους μετρήσεις χρησιμοποιηθούν συντελεστές βαρύτητας που προκύπτουν από 180

181 την επιφάνεια απορροής κάθε βροχομετρικού σταθμού. Με βάση την αρχή αυτή έχουν αναπτυχθεί η μέθοδος Thissen και η μέθοδος των ισοϋετών. Για τον προσδιορισμό των κατακρημνισμάτων χρησιμοποιήσαμε την μέθοδο των ισοϋετών καμπυλών η οποία είναι ακριβέστερη από την μέθοδο Thissen απαιτεί όμως περισσότερη εργασία. Στηρίζεται στη χάραξη σε χάρτη ισοϋετών καμπυλών, δηλαδή των καμπυλών που ενώνουν σημεία του ίδιου ύψους βροχής. Το μέσο ύψος βροχής προσδιορίζεται με την βοήθεια της παρακάτω εξίσωσης: n P AI P = i = ( 1 A i ) όπου: P = μέσο ύψος βροχής P i = ύψος βροχής ισοϋετούς καμπύλης Α = το συνολικό εμβαδό της λεκάνης απορροής. Α i = τμήμα της επιφάνεια της λεκάνης απορροής το οποίο περικλείεται μεταξύ δυο ισοϋετών καμπυλών Για την εφαρμογή της μεθόδου εργαστήκαμε ως εξής: Το ψηφιακό μοντέλο εδάφους το οποίο δημιουργήθηκε με την χρήση των ισουψών και τριγωνομετρικών, το μετατρέψαμε σε μορφή κανάβου μεγέθους κελιού 50x50 με την χρήση της εντολής Convert/TIN to Raster της επέκτασης του ArcG.I.S., 3D Analyst (ESRIα, 2004) ώστε οι λεκάνες απορροής να υποδιαιρέθηκαν σε όμοια τετράγωνα και κάθε κελί να περιείχε την πληροφορία του υψομέτρου. Με την βοήθεια της επέκτασης του ArcG.I.S., Spatial Analyst και της εντολής Raster Calculator (ESRIβ, 2004) εφαρμόσαμε για όλα τα κελιά της περιοχής έρευνας την σχέση μεταξύ υπερθαλάσσιου ύψους και βροχόπτωσης (P = 0,1829 (H) + 599,39) η οποία προέκυψε από τα δεδομένα των μετεωρολογικών σταθμών (κεφάλαιο ). Η παραπάνω εξίσωση είναι μοναδική για κάθε λεκάνη απορροής ενώ η μέθοδος εύρεσης της έχει αναφερθεί στο συγκεκριμένο κεφάλαιο. Εφαρμόζοντας την παραπάνω διαδικασία προκύπτει ένα επίπεδο μορφής κανάβου όπου κάθε κελί έχει την τιμή βροχόπτωσης με βάση την σχέση υπερθαλάσσιου ύψους και βροχόπτωσης. Έχοντας ως υπόβαθρο το παραπάνω επίπεδο με την χρήση της εντολής του Spatial Analyst, Surface Analysis/Contour δημιουργούνται οι ισουετείς καμπύλες (μορφής Shapefile) της περιοχή έρευνας αφού ορίσουμε την ισοδιάσταση των ισοϋετών και το μέγεθος της χαμηλότερης ισοϋετούς. Έπειτα ακολουθήθηκε διαδικασία επικάλυψης μεταξύ ισοϋετών (overlay procedure) και λεκανών απορροής, χρησιμοποιώντας από την εργαλειοθήκη Data Management 181

182 Tools το κουμπί εντολών Feature to polygon που έχει ως αποτέλεσμα την κατάτμηση των λεκανών από τις ισουετείς. Στα πολύγωνα που σχηματίζονται, τοποθετούμε τιμές στο πεδίο P ίσες προς το ήμιση του αθροίσματος των ισοϋετών που περικλείουν το πολύγωνο. Με αυτόν τον τρόπο δημιουργήθηκε το Layer με την κατανομή των βροχοπτώσεων για την περιοχή έρευνας και συντάχθηκε ο ανάλογος χάρτης κατανομής βροχοπτώσεων (σχ. 22). 182

183 ² ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ ΣΧΟΛΗ ΔΑΣΟΛΟΓΙΑΣ ΚΑΙ ΦΥΣΙΚΟΥ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ ΤΟΜΕΑΣ ΔΑΣΟΤΕΧΝΙΚΩΝ ΚΑΙ ΥΔΡΟΝΟΜΙΚΩΝ ΕΡΓΩΝ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΔΙΕΥΘΕΤΗΣΗΣ ΟΡΕΙΝΩΝ ΥΔΑΤΩΝ ΘΕΜΑ ΕΡΕΥΝΑΣ: ΕΠΙΒΛΕΠΩΝ: ΟΡΘΟΛΟΓΙΚΗ ΔΙΑΧΕΙΡΙΣΗ ΛΕΚΑΝΩΝ ΑΠΟΡΡΟΗΣ ΜΕ ΤΗΝ ΑΝΑΠΤΥΞΗ ΓΕΩΓΡΑΦΙΚΟΥ ΣΥΣΤΗΜΑΤΟΣ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΩΝ Δρ. Στεφανίδης Παναγιώτης 7 ΣΥΝΤΑΚΤΗΣ: M.Sc Μυρωνίδης Δημήτριος 6 ΤΙΤΛΟΣ ΧΑΡΤΗ: Χάρτης Κατανομής Βροχοπτώσεων 5 4 Kλίμακα: 1: Σχήμα: 22 Όρια Λεκανών απορροής YΠΟΜΝΗΜΑ 3 2 Υδρογραφικό δίκτυο Ύψος βροχής σε mm/έτος Kilometers

184 Μέση ετήσια θερμοκρασία Για την εκτίμηση της μέσης ετήσιας υποβάθμισης στον τύπο του Gavrilovic απαιτείται η γνώση της μέσης ετήσιας θερμοκρασίας στην ορεινή λεκάνη απορροής: Για τον προσδιορισμό της μέσης ετήσιας θερμοκρασίας ακολουθήθηκε όμοια διαδικασία με αυτή της μεθόδου των ισοϋετών η οποία συνίσταται στα εξής: - Μετατροπή του ψηφιακού μοντέλου εδάφους σε μορφή κανάβου μεγέθους κελιού 50x50, έτσι ώστε οι λεκάνες απορροής να υποδιαιρεθούν σε όμοια τετράγωνα και κάθε κελί να περιέχει την πληροφορία για το υψόμετρο. - Με την βοήθεια της επέκτασης του ArcG.I.S., Spatial Analyst και της εντολής Raster Calculator εφαρμόσαμε για όλα τα κελιά της περιοχής έρευνας την σχέση μεταξύ υπερθαλάσσιου ύψους και θερμοκρασίας (Τ = -0,0061 (Η) + 15,348) η οποία προέκυψε από τα δεδομένα των μετεωρολογικών σταθμών (κεφάλαιο ). - Εφαρμόζοντας την παραπάνω διαδικασία προκύπτει ένα επίπεδο μορφής κανάβου όπου κάθε κελί έχει την τιμή θερμοκρασίας με βάση την σχέση υπερθαλάσσιου ύψους και θερμοκρασίας. Έχοντας ως υπόβαθρο το παραπάνω επίπεδο με την χρήση της εντολής του Spatial Analyst, Surface Analysis/Contour δημιουργούνται οι ισόθερμες καμπύλες της περιοχή έρευνας μορφής Shapefile. - Στη συνέχεια ακολουθήθηκε διαδικασία επικάλυψης μεταξύ ισόθερμων και λεκανών απορροής, χρησιμοποιώντας από την εργαλειοθήκη Data Management Tools το κουμπί εντολών Feature to polygon που έχει ως αποτέλεσμα την κατάτμηση των λεκανών από τις ισόθερμες καμπύλες. Στα πολύγωνα που σχηματίζονται, τοποθετούμε τιμές στο πεδίο TT ίσες προς το ήμισυ του αθροίσματος των ισόθερμων καμπυλών που περικλείουν το πολύγωνο. Με αυτόν τον τρόπο δημιουργήθηκε το Layer με την κατανομή των θερμοκρασιών για την περιοχή έρευνας και συντάχθηκε ο ανάλογος χάρτης κατανομής θερμοκρασιών (σχ. 23). 184

185 ² ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ ΣΧΟΛΗ ΔΑΣΟΛΟΓΙΑΣ ΚΑΙ ΦΥΣΙΚΟΥ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ ΤΟΜΕΑΣ ΔΑΣΟΤΕΧΝΙΚΩΝ ΚΑΙ ΥΔΡΟΝΟΜΙΚΩΝ ΕΡΓΩΝ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΔΙΕΥΘΕΤΗΣΗΣ ΟΡΕΙΝΩΝ ΥΔΑΤΩΝ ΘΕΜΑ ΕΡΕΥΝΑΣ: ΕΠΙΒΛΕΠΩΝ: ΟΡΘΟΛΟΓΙΚΗ ΔΙΑΧΕΙΡΙΣΗ ΛΕΚΑΝΩΝ ΑΠΟΡΡΟΗΣ ΜΕ ΤΗΝ ΑΝΑΠΤΥΞΗ ΓΕΩΓΡΑΦΙΚΟΥ ΣΥΣΤΗΜΑΤΟΣ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΩΝ Δρ. Στεφανίδης Παναγιώτης 7 ΣΥΝΤΑΚΤΗΣ: M.Sc Μυρωνίδης Δημήτριος 6 ΤΙΤΛΟΣ ΧΑΡΤΗ: Χάρτης Κατανομής Θερμοκρασιών 5 4 Kλίμακα: 1: Σχήμα: 23 Όρια Λεκανών απορροής YΠΟΜΝΗΜΑ 3 Υδρογραφικό δίκτυο Μέση ετήσια θερμοκρασία σε O C 2 1,5 1,6-4,5 4,6-7,5 7,6-10,5 10,6-13, Kilometers

186 Η παραπάνω διαδικασία υπολογισμού της μέσης ετήσιας θερμοκρασίας των λεκανών απορροής για πρώτη φορά εφαρμόζεται. Η συνήθης διαδικασία η οποία ακολουθούνταν ήταν με βάση την σχέση μεταξύ υπερθαλάσσιου ύψους και θερμοκρασίας να υπολογίζονται η θερμοκρασία για το μέσο υψόμετρο των λεκανών απορροής (Μάρης 2000, Σαπουντζής 2000, Σοπιάδης 2001, Μουρατίδης 2005). Για να εξάγουμε συμπεράσματα συγκρίναμε τα αποτελέσματα τις μεθόδου που αναπτύξαμε με την συνήθη μεθοδολογία εφαρμόζοντας και τις δυο μεθόδους για τις λεκάνες απορροής της περιοχής έρευνας. Η σύγκριση μεταξύ των αποτελεσμάτων των δυο μεθόδων παρουσιάζεται στον ακόλουθο πίνακα 31. Πίνακας 31: Σύγκριση μεθόδων προσδιορισμού θερμοκρασίας της μέσης ετήσιας θερμοκρασίας Α/Α Όνομα Χ.Ρ. Εμβαδό (Km 2 ) P (mm) Ti ( 0 C) Hmed (m) Tm ( 0 C) Πεδινή διαδρομή Ανώνυμο 6,24 650,00 13,5 355,50 13,18 3 Μαργαρίτας 27,19 679,56 12,61 438,10 12,68 4 Καμίνια 11,47 706,06 11,79 579,60 11,81 5 Γρηάς 16,32 773,91 9, ,10 9,06 6 Ξεροπόταμος 8,02 764,34 9,76 918,90 9,74 7 Όρμας 68,51 859,22 6, ,90 7,14 8 Προσήλιον 38,24 824,25 7, ,30 8,00 9 Μυρόρρεμα 18,72 832,86 7, ,80 8,47 10 Σωσίτσα 40,42 790,04 8, ,70 8,91 11 Μελισσότοπος 93,62 804,08 8, ,80 8,74 12 Ασπρόρρεμα 47,11 846,12 7, ,50 7,25 13 Παραμαγούλα 22,12 815,37 8, ,10 7,61 14 Καραβίδια 155,55 780,11 9, ,40 8,59 15 Λεπτοκαρυάς 11,65 745,03 10,41 773,40 10,63 16 Καθαρόρρεμα 17,02 763,34 9,88 843,20 10,20 17 Βαθύ νερό 18,6 756,34 10,18 826,60 10,31 18 Ξηροπόταμος 16,00 713,60 11,45 695,10 11,11 P = Μέση ετήσια βροχόπτωση Τ i = Μέση ετήσια θερμοκρασία (νέα μέθοδο) Τ m = Μέση ετήσια θερμοκρασία (παλαιά διαδικασία) Ηmed = Μέσο υψόμετρο Από τα αποτελέσματα του παραπάνω πίνακα διαπιστώνουμε ότι οι διαφορές που παρατηρούνται για τις λεκάνες απορροής κυμαίνονται από (-3,93% ως 4,77%) 186

187 ενώ για το σύνολο των λεκανών απορροής σε ποσοστό 0,48%. Στατιστικά οι διαφορές οι οποίες παρατηρήθηκαν είναι ασήμαντες και τα αποτελέσματα της νέας μεθόδου είναι αξιόπιστα. Στηριζόμενοι στα προαναφερθέντα ενσωματώσαμε το μοντέλο του Gavrilovic στα G.I.S.-εργαλεία τα οποία αναπτύξαμε για τους σκοπούς της παρούσης διδακτορικής διατριβής. Επιλέγοντας από το μενού ΑΝΑΛΥΣΕΙΣ το εργαλείο Ετήσια Υποβάθμιση εμφανίζεται η φόρμα υπολογισμού της υποβάθμισης για τις λεκάνες απορροής της περιοχής έρευνας (Εικ. 43). Εικόνα 41: Η φόρμα προσδιορισμού της υποβάθμισης του μενού ΑΝΑΛΥΣΕΙΣ Για τις παραμέτρους της εξίσωσης του Gavrilovic και τον τρόπο με τον οποίο ενσωματώνονται στο μοντέλο παρατηρούμαι τα εξής: - Οι παράγοντες που αφορούν την μορφή του φυτοκαλύμματος, το είδος του πετρώματος, το είδος και τον βαθμό διάβρωσης των λεκανών είναι ποιοτικοί παράγοντες τους οποίους προσδιορίζει ο χρήστης χρησιμοποιώντας τα επίπεδα των χρήσεων γης, του γεωλογικού υποθέματος καθώς και με επί τόπου επίσκεψεις και τοποθετώντας συγκεκριμένους συντελεστές. - Ο συντελεστής θερμοκρασίας, προκύπτει από την μέση ετήσια θερμοκρασία της λεκάνης απορροής όπως αυτή προσδιορίστηκε για πρώτη φορά χρησιμοποιώντας την νέα μέθοδο. - Το μέσο ετήσιο ύψος βροχής προσδιορίστηκε σύμφωνα με την εφαρμογή της μεθόδου των ισοϋετών για τις λεκάνες απορροής της περιοχής έρευνας. - Το εμβαδό των λεκανών απορροής και η μέση κλίση του ως εφαπτόμενη της γωνίας, λαμβάνονται από το επίπεδο των λεκανών απορροής. 187

188 Δομή και λειτουργία του Κώδικα: Οι υπορουτίνες της εφαρμογής αποτελούνται από τρία κουμπιά ελέγχου (επιστροφή, εκτύπωση, καταμέτρηση) καθώς και μιας ράβδου όπου καταγράφεται η πρόοδος (Εικ. 41). Επιλέγοντας από το μενού Αναλύσεις/Ετήσια Υποβάθμιση και πριν γίνει η εκκίνηση της φόρμας επαναλαμβάνεται η διαδικασία της αρχικοποίησης που είχε αναφερθεί κατά την ανάλυση του αναγλύφου με ζώνες και έχει ως αποτέλεσμα όταν γίνει ορατή η φόρμα στον χρήστη και να εμφανίζονται τα ονόματα των λεκανών απορροής και ο κωδικός τους. Επιλέγοντας το κουμπί εντολών «Καταμέτρηση» Δίνεται αρχική μηδενική τιμή στην υποβάθμιση σε όλες λεκάνες απορροής. Εφαρμόζεται βρόχος μορφής For/Το ξεκινώντας με αρχική τιμή 1, απαριθμούνται οι λεκάνες απορροής ενώ κατά την διάρκεια που εξελίσσεται η διαδικασία εμφανίζεται γραμμή προόδου και εκτελούνται οι παρακάτω ενέργειες: - Λαμβάνεται η τιμή της μέσης κλίσης από το επίπεδο των λεκανών απορροής empslope = Get_Value("Λεκάνες", "AVESLOPE", "KLEK = '" + xname + "'") - Λαμβάνεται η τιμή των παραμέτρων x,y,f, του εμβαδού των λεκανών απορροής, του ονόματος της λεκάνης από το επίπεδο των λεκανών απορροής σύμφωνα με τις τιμές που εισήγαγε ο χρήστης με την χρήση της συνάρτησης Get_Value - Οι τιμές της βροχόπτωσης (vh = Get_P(xName)) και της θερμοκρασίας vt0 = (Get_T(xName)) λαμβάνονται από τα αντίστοιχα επίπεδα με βάση το όνομα της λεκάνης απορροής - Υπολογίζεται στην συνέχεια με βάση τα παραπάνω ο συντελεστής Τ (vt = ((vt0 / 10) + 0.1) ^ 0.5) ο παράγοντας Z (vz = mm_x * mm_y * (mm_f + (tempslope ^ 0.5))) και η ετήσια υποβάθμιση των λεκανών απορροής vw = F1 * vt * vh * pi * (vz ^ (3 / 2)) Οι τιμές που υπολογίζονται με αυτόν τον τρόπο εμφανίζονται στην στήλη F αντίστοιχα (Me.Spreadsheet1.Range("f" + xrow).value = vw) του λογιστικού φύλου ενώ στην στήλη E εμφανίζεται το εμβαδό σε Km 2 Me.Spreadsheet1.Range("e" + xrow).value = Round(tempArea / , 2) Για την στήλη F (Υποβάθμιση Gavrilovic) αμέσως μόλις τελειώνουν τα ονόματα των λεκανών εισάγεται η συνάρτηση SUM του Excel η οποία υπολογίζει για το σύνολο της περιοχής έρευνας τo μέγεθος της συνολικής υποβάθμισης ενώ στην επόμενη γραμμή εισάγεται η συνάρτηση Average του Excel η οποία υπολογίζει τους αντίστοιχους μέσους όρους. 188

189 Το λογιστικό φύλλο ανανεώνεται και εμφανίζονται οι υπολογισμοί Επιλέγοντας το κουμπί εντολών «Εκτύπωση», τα δεδομένα του φύλλου Excel το οποίο έχει ενσωματωθεί μέσα στην εφαρμογή του ArcG.I.S. αντιγράφονται από την στήλη Β2 έως την στήλη F επικολούνται σε ένα «κλασσικό» βιβλίο του Microsoft Excel στο φύλλο ένα και με αρχικό σημείο επικόλλησης το κελί Α1. γίνεται ορατό το βιβλίο εργασίας και προβάλλονται τα δεδομένα σε κατάσταση προεπισκόπησης εκτύπωσης. Επιλέγοντας το κουμπί εντολών «Επιστροφή» εκτελείται η λειτουργία της αποφόρτωσης της φόρμας από την μνήμη του συστήματος Προτού εφαρμοσθεί η διαδικασία υπολογισμού της υποβάθμισης για το σύνολο των λεκανών απορροής της περιοχής έρευνας θα πρέπει από το μενού Επεξεργασίες με την χρήση του εργαλείου Ετήσια Υποβάθμιση Gavrilovic, να στοχεύσουμε μεμονωμένα σε κάθε λεκάνη απορροής (Εικόνα 42) και να ορίσουμε τις παραμέτρους που αφορούν τη μορφή του φυτοκαλλύματος, το είδος του πετρώματος, το είδος και τον βαθμό διάβρωσης των λεκανών ώστε να υπολογίζεται η υποβάθμιση των μεμονωμένων λεκανών απορροής εφαρμόζοντας το μοντέλο του Gavrilovic. Εικόνα 42: Εκτίμηση της υποβάθμισης με την μέθοδο του Gavrilovic για το χ.ρ. Γρηάς 189

190 Δομή και λειτουργία του κώδικα: Οι υπορουτίνες της εφαρμογής αποτελούνται από τρία κουμπιά εντολών (Επιλογή λεκάνης, Εκτύπωση, Αποθήκευση παραμέτρων) και τρία πλαίσια εισαγωγής παραμέτρων για τους παράγοντες χ,y και φ. Με την εκκίνηση της φόρμας όλα τα πλαίσια είναι κενά. Επιλέγοντας το κουμπί εντολών Επιλογή λεκάνης γίνεται διερεύνηση στη λίστα με τα ονόματα των Layer του επιπέδου Λεκάνες και ορίζεται ως τρέχων. Μεταμορφώνεται ο δείκτης του ποντικιού επιτρέποντας μας να επιλέξουμε σημείο στον χάρτη. Στο σημείο που επιλέξαμε γίνεται έλεγχος κυκλικά σε απόσταση ίση με το 0,005 του ενεργού γραφικού περιβάλλοντος που έχουμε ορατό εκείνη την στιγμή στην οθόνη μας για την ύπαρξη λεκάνης απορροής. Ανάλογα με την λεκάνη που έχει επιλεγεί με την διαδικασία του γεωμετρικού ερωτήματος διασταύρωσης, λαμβάνει την ονομασία της λεκάνης από το πεδίο KLEK, το εμβαδό της από το πεδίο Shape_Area και την μέση κλίση της AVESLOPE από το επίπεδο Λεκάνες Όταν με το ποντίκι επιλέξουμε οποιοδήποτε από τα τρία πλαίσια εισαγωγής στοιχείων για τις παραμέτρους x,y και φ εμφανίζονται για κάθε περίπτωση η κατάλληλη φόρμα όπου μπορούμε να εισάγουμε τιμές για τους ποιοτικούς αυτούς παράγοντες ενώ με την έξοδο από την φόρμα γίνεται ο υπολογισμός της μέσης ετήσιας υποβάθμισης. Εικόνα 43: Οι φόρμες εισαγωγής συντελεστών βαρύτητας για τις ποιοτικές παραμέτρους στην μέθοδο του Gavrilovic 190

191 Επιλέγοντας το κουμπί αποθήκευσης, εφαρμόζεται φίλτρο στo επίπεδο των λεκανών απορροής ( Λεκάνες ) και επιλέγονται οι εγγραφές οι οποίες αντιστοιχούν στην λεκάνη απορροής η οποία έχει επιλεγεί με το γεωμετρικό ερώτημα. Ακολούθως γίνεται εκκίνηση της προέκτασης του ArcMap, ArcEditor και ενημερώνονται οι τιμές των πεδίων Gavrilovic_x, Gavrilovic_y, Gavrilovic_f με τις τιμές που έχουν εισαχθεί στα πλαίσια εισαγωγής συντελεστών βαρύτητας στις ανωτέρω φόρμες. Με την χρήση του ίδιου κώδικα όπως και στην περίπτωση υπολογισμού της υποβάθμισης για πολλές λεκάνες απορροής υπολογίζεται το μέσο ειδικό ετήσιο φορτίο φερτών υλών m 3 /Km 2 έτος ενώ η μέση ετήσια διάβρωση των λεκανών απορροής προσδιορίζεται πολλαπλασιαζόμενη η παραπάνω ποσότητα με το εμβαδό της λεκάνης απορροής. Τέλος με την χρήση του κουμπιού Επιστροφή πραγματοποιείται η αποφόρτωση της φόρμας και η επιστροφή στο περιβάλλον του ArcMAP. 191

192 Μέθοδος του Kronfellner Kraus Η μέθοδος προσδιορίζει το δυνατό μέγιστο φορτίο φερτών υλών γενικά και ιδίως των μικρών χειμαρρικών ρευμάτων των ορεινών και πολύ ορεινών περιοχών, το οποίο μπορεί να αποτεθεί στον κώνο πρόσχωσης τους λόγω 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 υποβάθμισης κατά τη διάρκεια έκτακτου γεγονότος. Ένα μέρος όμως από τα παραγόμενα λεπτόκοκκα υλικά (αιωροφορτίο), το οποίο έχει μικρή συμμετοχή στο συνολικό φορτίο υλικών, διοχετεύεται δια του κώνου πρόσχωσης στον μεγαλύτερο αποδέκτη του ρεύματος, γι αυτό και δεν προσμετράται από την εξίσωση. Συνεπώς, για τον υπολογισμό της πραγματικής υποβάθμισης της λεκάνης θα πρέπει να λαμβάνεται υπόψη, εκτός από το στερεοφορτίο και το αιωροφορτίο, όσο μικρό και αν είναι αυτό, καθώς και οι τυχόν ενδιάμεσες αποθέσεις (εάν υπάρχουν) στο χώρο της λεκάνης. Το μέγεθος του δυνατού (μέγιστου) συνολικού φορτίου φερτών υλών στις ορεινές λεκάνες απορροής με έκταση έως 80Km 2 (το πολύ 120Km 2 ), δίνεται από την εξής σχέση: G oλ = κ * J * F όπου: G ολ : δυνατό (μέγιστο) συνολικό φορτίο (στερεοαιωροφορτίο όχι χειμαρρολάβα), που αποτίθεται στον κώνο προσχώσεως κατά τη διάρκεια ενός έκτακτου πλημμυρικού γεγονότος. Εκφράζεται σε φαινόμενο (όχι συμπαγή) όγκο υλικών (m 3 ). Για να μετατραπεί ο φαινόμενος σε συμπαγή όγκο διαιρείται δια 1,28 1,32 (πορώδες φυσικών αποθέσεων: 0,25 0,32) J : μέση κλίση κοίτης, στα ανάντη της υπόψη θέσης, (δηλ. της σημαντικής από άποψη σχεδιασμού περιοχής πριν από τη μεταφορά των υλικών). Δίνεται ως εφαπτόμενη της γωνίας. F : έκταση της λεκάνης απορροής (Κm 2 ) κ : συντελεστής, που εκφράζει τη χειμαρρικότητα του ρεύματος. Οι μικρές ορεινές λεκάνες με έντονο ανάγλυφο και ευπαθές γεωϋπόθεμα έχουν υψηλές τιμές (κ = 1500), ενώ οι μεγαλύτερες, δασωμένες λεκάνες έχουν μικρές τιμές (κ = 500). Στην Αυστρία, όπου εφαρμόζεται ο τύπος, ο συντελεστής κ εκτιμάται, ως εξής: 192

193 1 - σε ρεύματα με ιδιαίτερα έντονο χειμαρρικό δυναμικό: κ = ,018* F e 1 - σε ρεύματα με έντονο χειμαρρικό δυναμικό: κ = ,014* F e 1 - σε ρεύματα με κανονικό χειμαρρικό δυναμικό κ = 540 0,008* F e 1 - σε ρεύματα με σχετικά ήπιο χειμαρρικό δυναμικό κ = 254 0,0016* F e Με βάση τα παραπάνω ενσωματώσαμε το μοντέλο του Kronfellner Kraus στα G.I.S.-εργαλεία τα οποία αναπτύξαμε. Επιλέγοντας από το μενού ΑΝΑΛΥΣΕΙΣ το εργαλείο Μεγ. Φορτίο Kronfellner - Kraüs εμφανίζεται η ίδια φόρμα υπολογισμού της υποβάθμισης για τις λεκάνες απορροής της περιοχής έρευνας η οποία εμφανίζονταν και στην περίπτωση του Gavrilovίc (Εικόνα 41). Είναι η πρώτη φορά που το μοντέλο Kronfellner Kraüs για τον υπολογισμό του δυνατού μέγιστου φορτίου φερτών υλών το οποίο μετά από ένα έκτακτο πλημμυρικό γεγονός μπορεί να αποτεθεί στον κώνο πρόσχωσης ενσωματώνεται σε μια εφαρμογή ενός Γεωγραφικού Συστήματος Πληροφοριών. Η δομή και λειτουργία της φόρμας αυτή είναι κοινή με αυτήν της υποβάθμισης με την μέθοδο του Gavrilovic. Υπάρχουν οι παρακάτω διαφορές. Με μια έκφραση μορφής If/then ανάλογα με ποιο χειμαρρικό δυναμικό επιλέξει ο χρήστης εκτελείται διαφορετικός κλάδος του κώδικα και υπολογίζεται το χειμαρρικό δυναμικό. If Left(mck, 2) = "1." Then vk = 1750 / Exp(0.018 * F1) ElseIf Left(mck, 2) = "2." Then vk = 1150 / Exp(0.014 * F1) ElseIf Left(mck, 2) = "3." Then vk = 540 / Exp(0.008 * F1) ElseIf Left(mck, 2) = "4." Then vk = 254 / Exp(0.016 * F1) End If Το εμβαδό των λεκανών απορροής και η μέση κλίση των λεκανών απορροής ως εφαπτόμενης της γωνίας καλείται από το επίπεδο των λεκανών απορροής. - η τιμή της μέσης κλίσης των χειμαρρικών ρεμάτων καλείται από το επίπεδο των ρεμάτων και χρησιμοποιείται στους υπολογισμούς 193

194 Εκτελώντας τον παραπάνω κώδικα υπολογίζεται για τις λεκάνες απορροής της περιοχής έρευνας το μέσο ετήσιο φορτίο φερτών υλών με την χρήση των μοντέλων των Gavrilovic και Kronfellner Kraüs. Τα αποτελέσματα παρατίθενται στον πίνακα 32 και είναι η πρώτη φορά που ενσωματώνονται τα συγκεκριμένα μοντέλα σε ένα υδρολογικό πρόγραμμα. Πίνακας 32: Η ετήσια υποβάθμιση για τις λεκάνες απορροής της περιοχής έρευνας με την χρήση του μοντέλου του Gavrilovic και το μέγιστο φορτίο φερτών υλών σύμφωνα με το μοντέλο Kronfellner - Kraüss Α/Α Ονομασία Χειμαρρικού Ρεύματος Εμβαδό Λεκάνης (Km 2 ) Ετήσια Υποβάθμιση Gavrilovic (m 3 /έτος) Μέγιστο φορτίο Kronfellner Kraüss (m 3 ) Μέσο ετήσιο ειδικό φορτίο φερτών υλών (m 3 /Km 2 /έτος) (1) (2) (3) (4) (5) (6) 1 Πεδινή διαδρομή Ανώνυμο 6, ,80 436,80 874,38 3 Μαργαρίτας 27, , ,78 37,76 4 Καμίνια 11,47 720, ,20 62,8 5 Γρηάς 16,32 898, ,39 55,07 6 Ξεροπόταμος 8,02 78, ,02 9,74 7 Όρμας 68, , ,29 54,52 8 Προσήλιον 38, , ,92 38,15 9 Μυρόρρεμα 18, , ,45 162,82 10 Σωσίτσα 40, , ,91 90,89 11 Μελισσότοπος 93, , ,39 33,03 12 Ασπρόρρεμα 47, , ,43 28,68 13 Παραμαγούλα 22, , ,10 158,23 14 Καραβίδια 155, , ,63 394,39 15 Λεπτοκαρυάς 11, , ,52 120,94 16 Καθαρόρρεμα 17, , ,26 236,03 17 Βαθύ νερό 18, , ,88 228,71 18 Ξηροπόταμος 16, , ,53 738,35 Σύνολα/ M.O. 973, , ,51 Από τον παραπάνω πίνακα προκύπτει ότι η μέση ετήσια υποβάθμιση για τον Αλμωπαίο ανέρχεται σε ,23 m 3 /έτος. Την μεγαλύτερη υποβάθμιση εμφανίζει η λεκάνη απορροής Καραβίδια (61.346,19 m 3 /έτος) ενώ την μικρότερη υποβάθμιση παρουσιάζει η λεκάνη απορροής Ξεροπόταμος (78,16 m 3 /έτος). Μεγάλη σημασία έχει ο όγκος των μεταφερόμενων υλικών, επειδή αυτός είναι που καθορίζει τελικά το μέγεθος της χειμαρρικότητας, αλλά και τη σημασία του ρέματος από άποψη επικινδυνότητας. Το συμπαγές μέγεθος του όγκου αυτού, το οποίο προκύπτει από τον πολλαπλασιασμό της υποβάθμισης κάθε λεκάνης επί την 194

195 έκταση της παρουσιάζεται στην 6 η στήλη του πίνακα. Το μέσο ειδικό ετήσιο φορτίο φερτών υλών κυμαίνεται από 874,38 m 3 /Km 2 έτος ή 0,87mm πάχος απόπλυσης ανά έτος για την λεκάνη του Ανωνύμου ως 9,74 m 3 /Km 2 έτος η αλλιώς 0,009mm για την λεκάνη απορροής του Ξεροποτάμου. Το μέγιστο δυνατό φορτίο φερτών υλών Gολ που μπορεί να αποτεθεί στον κώνο πρόσχωσης των χειμαρρικών ρευμάτων, λόγω μιας εξαιρετικής βροχόπτωσης παρουσιάζεται στην 5 η στήλη του πίνακα. Το φορτίο αυτό αποτελεί δείκτη της μέγιστης καταστρεπτικότητας του ρεύματος, η οποία προκύπτει μετά από εντονότατη διάβρωση στο χώρο της ορεινής λεκάνης του. Για τα χειμαρρικά ρέματα της περιοχής έρευνας η ποσότητα των φερτών υλικών η οποία κατά την διάρκεια ενός έκτακτου πλημμυρικού γεγονότος μπορεί να αποτεθεί στο κώνο πρόσχωσης κυμαίνεται από το μέγιστο των ,39 m 3 για το χειμαρρικό ρέμα Μελισσότοπος, ως το ελάχιστο των 436,80 m 3 για το χειμαρρικό ρέμα Ανώνυμο. Η πληροφορία του δυνατού μέγιστου φορτίου φερτών υλών μετά από ένα έκτακτο πλημμυρικό γεγονός το οποίο μπορεί να αποτεθεί στον κώνο πρόσχωσης μεμονωμένων λεκανών απορροής μπορεί να εξαχθεί άμεσα εφαρμόζοντας το μοντέλο του Kronfellner - Kraüss. Επιλέγοντας από το μενού Επεξεργασίες το εργαλείο Μέγιστο φορτίο Kronfellner - Kraüss και αφού στοχεύσουμε μια λεκάνη απορροής (Εικόνα 44) και ορίσουμε τις παραμέτρους που αφορά το χειμαρρικό δυναμικό υπολογίζεται το μέγιστο φορτίο φερτών υλών σε m 3 /έτος. Εικόνα 44: Εκτίμηση της υποβάθμισης με την μέθοδο του Kronfellner Kraüss για το χ.ρ. Γρηάς Δομή και λειτουργία του κώδικα: Οι υπορουτίνες της εφαρμογής αποτελούνται από τα κουμπιά εντολών επιλογή λεκάνης, επιστροφή, αποθήκευση παραμέτρων και ένα πλαίσιο λίστας για την επιλογή του χειμαρρικού δυναμικού. 195

196 Με την εκκίνηση της φόρμας όλα τα πλαίσια είναι κενά και αφού επιλέξουμε το κουμπί εντολών Επιλογή λεκάνης ερευνάται στην λίστα με τα ονόματα των Layer η ύπαρξη του επιπέδου Λεκάνες και ορίζεται ως τρέχων. Επίσης με την χρήση της μεθόδου additem (Halvorson 2002) προστίθενται στο πλαίσιο λίστας αρχικές τιμές ανάλογα με το είδος του δυναμικού Me.ck.AddItem ("1. ιδιαίτερα έντονο χειμαρρικό ") Πραγματοποιώντας ερώτημα γεωμετρικής διασταύρωσης και αφού αλληλεπιδράσει ο χρήστης με το γραφικό περιβάλλον επιλέγεται η λεκάνη απορροής. Για την επιλεγμένη λεκάνη λαμβάνεται η τιμή της ονομασία της λεκάνης από το πεδίο KLEK και του εμβαδού της λεκάνης απορροής από το πεδίο Shape_Area από το επίπεδο Λεκάνες. Ενώ η μέση κλίση της κοίτης υπολογίζεται από το επίπεδο Ρέματα. Όταν από το πλαίσιο λίστας επιλέξουμε το είδος του δυναμικού θα εκτελεστεί ο κλάδος του προγράμματος σύμφωνα με την επιλογή μας με τον ίδιο κώδικα όπως και στην περίπτωση υπολογισμού του μέγιστου φορτίου φερτών υλών για πολλές λεκάνες απορροής. Επιλέγοντας το κουμπί αποθήκευσης, εφαρμόζεται φίλτρο στo επίπεδο των λεκανών απορροής ( Λεκάνες ) και επιλέγονται οι εγγραφές οι οποίες αντιστοιχούν στην επιλεγμένη λεκάνη απορροής. Ακολούθως γίνεται εκκίνηση της προέκτασης του ArcMap, ArcEditor και ενημερώνονται οι τιμές του πεδίου Dynamiko με την τιμή που επιλέχθηκε για το χειμαρρικό δυναμικό της λεκάνης από το πλαίσιο λίστας. Με την χρήση του ίδιου κώδικα όπως και στην περίπτωση υπολογισμού του μέγιστου δυνατού φορτίου φερτών υλών για πολλές λεκάνες απορροής υπολογίζεται το μέγιστο δυνατό φορτίο μεμονωμένων λεκανών απορροής Τέλος με την χρήση του κουμπιού Επιστροφή πραγματοποιείται η αποφόρτωση της φόρμας και η επιστροφή στο περιβάλλον του ArcMAP. 196

197 5.11 Ορθολογική αξιοποίηση υδάτινων πόρων Κυριότερα προβλήματα Στην επαρχία Αλμωπίας καλλιεργούνται αγροτεμάχια συνολικής έκτασης ίσης με στρέμματα από τα οποία τα αρδεύονται. Οι επιφανειακές απορροές και η υψηλή υπόγεια στάθμη του υδροφόρου ορίζοντα εξασφαλίζουν τις απαραίτητες ποσότητες νερού για την κάλυψη των δραστηριοτήτων του λεκανοπεδίου ωστόσο δεν υπάρχουν οι απαραίτητες υποδομές για την ορθολογική αξιοποίηση. Το αρδευτικό δίκτυο που υπάρχει είναι μικρό, δεν καλύπτει τις ανάγκες των κατοίκων και αποτελείται στο σύνολο του από χωματαύλακες. Εξαιτίας αυτής της κατάστασης ελαχιστοποιούνται οι αξιοποιήσιμες ποσότητες υδάτων ενώ υπάρχουν μεγάλες απώλειες λόγο εξατμισιδιαπνοής. Επιπρόσθετα η περιοχή υφίσταται υπεράντληση των υπόγειων υδροφορέων ιδίως κατά τους καλοκαιρινούς μήνες όπου πολλές φορές εμφανίζονται σοβαρά προβλήματα λειψυδρίας, ενώ τα επιφανειακά ύδατα μέχρι σήμερα στην πλειονότητα τους ρέουν προς μεγαλύτερους αποδέκτες και από εκεί στην θάλασσα ανεκμετάλλευτα. Από τα χειμαρρικά ρεύματα της περιοχής έρευνας, ο χείμαρρος της Όρμας εμφανίζει έντονη χειμαρρικότητα, για την αντιμετώπιση της οποίας απαιτείται η εκτέλεση νέων έργων διευθέτησης. Ο χείμαρρος της Όρμας (κλάδος Χαλάσματα ) στην Αλμωπία με λεκάνη απορροής 76 Km 2, μέση κλίση λεκάνης 42,5% και μέση κλίση κοίτης 20% σχηματίζει χειμαρρολάβες με αφετηρία το άνω μέρος του κλάδου Χαλάσματα που οφείλονται σε κυκλοτερή ολίσθηση με οριζόντια επιφάνεια 0,54Km 2 σε υψόμετρο m. Ο χείμαρρος αυτός πρόσχωσε το 1957 με λάβα μέσα σε λίγες ώρες φράγμα στερέωσης της κοίτης του ύψους 12 m αποθέτοντας m 3 φερτές ύλες Έργα αντιχειμαρρικής προστασίας Σύμφωνα με στοιχεία του Δασαρχείου Αριδαίας στην περιοχή έρευνας έχουν κατασκευαστεί κατά το χρονικό διάστημα συνολικά 339 τεχνικά έργα (Φράγματα συγκράτησης φερτών υλών, λίθινα, φράγματα βάρους) για την διευθέτηση των χειμάρρων, ενώ κατά το χρονικό διάστημα εκτελέστηκαν επιπρόσθετα 104 έργα διευθετήσεις χειμάρρων. Μετά το 2000 δεν εκτελέστηκαν έργα διευθέτησης χειμάρρων, αλλά με την εκτέλεση των παραπάνω έργων έχει επέλθει η διευθέτηση των χειμάρρων. 197

198 Λιμνοδεξαμενές - Φράγματα ταμίευσης νερού Στην περιοχή έρευνας δεν υπάρχουν φράγματα ταμίευσης νερού, ενώ υπάρχουν έξι λιμνοδεξαμενές (Βορεινού-Νεοχωρίου (2), Προμάχων, Νότιας, Αψάλου (2) και Αρχαγγέλου) συνολικού όγκου m Μικρά Υδροηλεκτρικά Σύμφωνα με τα στοιχεία της ρυθμιστικής αρχής ενέργειας (ΡΑΕ 2005) στην περιοχή έρευνας υπάρχουν τα εξής μικρά υδροηλεκτρικά τα οποία παρουσιάζονται στον πίνακα 33. Πίνακας 33: Μικρά υδροηλεκτρικά έργα στην περιοχή έρευνας Α/Α ΕΤΑΙΡΕΙΑ ΚΑΘΕΣΤΩΣ ΑΜΙΓΗΣ ΔΗΜ. ΕΠΙΧ/ΣΗ "ΛΟΥΤΡΑ ΛΟΥΤΡΑΚΙΟΥ" ΑΡΑΜΠΑΤΖΗΣ Β.Γ. ΑΕ ΑΡΑΜΠΑΤΖΗΣ Β.Γ. ΑΕ Διαδικασία αδειοδότησης Διαδικασία αδειοδότησης Διαδικασία αδειοδότησης ΙΣΧΥΣ MW 0,13 0,83 0,998 4 ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΗ ΜΑΚΕΔΟΝΙΑΣ Διαδικασία 6,056 αδειοδότησης 5 ΚΟΡΥΦΗ ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΗ Διαδικασία 0,5 αδειοδότησης 6 ΜΑΝΤΗΣ ΚΩΝ/ΝΟΣ Διαδικασία 0,275 αδειοδότησης 7 ΠΟΡΟΙ ΑΕ Διαδικασία 1,83 αδειοδότησης 8 ΜΕΛΛΟΝ ΑΕ Διαδικασία 0,47 αδειοδότησης 9 ΥΔΡΟΗΛΕΚΤΡΙΚΗ ΑΕ Διαδικασία 0,10 αδειοδότησης 10 ΒΟΡΑΣ ΥΔΡΟΗΛΕΚΤΡΙΚΗ ΑΕ Διαδικασία 0,56 αδειοδότησης 11 Γ & Κ Κωτσίδης ΟΕ Λειτουργεί 0,22 12 Βόρας υδροηλεκτρική Α.Ε. Λειτουργεί 0,52 13 Ενεργειακή Λουτρακίου Λειτουργεί 1,40 14 Praxis Ενεργειακή Λειτουργεί 1,31 15 Ήλεκτρον Ενεργειακή Λειτουργεί 1,52 16 ΚΑΘΑΡΟ Α.Ε. Λειτουργεί 0,92 17 L.P. Energy Υπό κατασκευή 2,46 18 ΑΛΜΟ ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΗ ΟΕ Υπό κατασκευή 0,45 198

199 Α/Α ΕΤΑΙΡΕΙΑ ΚΑΘΕΣΤΩΣ ΙΣΧΥΣ MW 19 ΒΟΡΕΙΝΟ ΠΕΛΛΗΣ ΑΕ Υπό κατασκευή 4,10 ΓΕΝΕΡ ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΗ ΑΕ) 20 ΙΩΑΝΝΗΣ ΣΗΦΑΚΗΣ ΑΕ Υπό κατασκευή 1,30 21 ΙΩΑΝΝΗΣ ΣΗΦΑΚΗΣ ΑΕ Υπό κατασκευή 0,15 22 ΦΥΣΙΚΕΣ ΠΗΓΕΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΑΕ Υπό κατασκευή 0,94 ΣΥΝΟΛΟ 13,77 Στην περιοχή έρευνας λειτουργούν σήμερα 6 μικρά υδροηλεκτρικά παρέχοντας συνολική ενέργεια 5,89 MW, ενώ κατασκευάζονται ή είναι σε διαδικασία αδειοδότησης άλλα 16 μικρά υδροηλεκτρικά με την ολοκλήρωση των οποίων η συνολική διατιθέμενη ενέργεια θα ανέρχεται στα 27,03 MW. Συμπεραίνουμε ότι τα μικρά υδροηλεκτρικά αποτελούν σημαντικά αναπτυξιακά έργα παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειες από ανανεώσιμες πηγές, προσφέροντας στην εθνική και την τοπική οικονομία καθώς και στο ενεργειακό ισοζύγιο της περιοχής. Στο σχήμα 24 παρουσιάζονται τα υπάρχοντα έργα αξιοποίησης του υδατικού δυναμικού. 199

200 ²! ± " b 12! ± " b 13 11! ± " b k Νότια j 14 Περίκλεια Αρχάγγελος! ± " b! ± " b! ± " b! ± " b Θηριόπετρα Φούστανη! ± " b! ± " b 10 15! ± " b! ± " b k kj j Ανω Γαρέφειον Φιλώτεια Βορεινόν Πρόμαχοι k j! ± " b Νερόμυλοι 16! ± " b 9 8 Ίδα Σωσάνδρα Δωροθέα! ± " b Μηλέα Λυκόστομον Αριδαία 1 Λουτράκιον! ± " b Κωνσταντία Εξαπλάτανος 17 Πιπεριαί! ± " b! ± " b Τσάκοι 18 Όρμα! ± " b Θεοδωράκειον Χρυσή Μεγαπλάτανος 7 Πολυκάρπιον 6 Ξιφιανή Αλωρος! ± " b 5 ΕΠΙΒΛΕΠΩΝ: Δρ. Στεφανίδης Παναγιώτης ΣΥΝΤΑΚΤΗΣ: M.Sc Μυρωνίδης Δημήτριος ΤΙΤΛΟΣ ΧΑΡΤΗ:Χάρτης Υπαρχόντων Έργων Αξιοποίησης! ±Σαρακηνοί " b! ± " b ΟΡΘΟΛΟΓΙΚΗ ΔΙΑΧΕΙΡΙΣΗ ΛΕΚΑΝΩΝ ΑΠΟΡΡΟΗΣ ΜΕ ΤΗΝ ΑΝΑΠΤΥΞΗ ΓΕΩΓΡΑΦΙΚΟΥ ΣΥΣΤΗΜΑΤΟΣ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΩΝ ΘΕΜΑ ΕΡΕΥΝΑΣ:! ± " b! ± " b ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ ΣΧΟΛΗ ΔΑΣΟΛΟΓΙΑΣ ΚΑΙ ΦΥΣΙΚΟΥ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ ΤΟΜΕΑΣ ΔΑΣΟΤΕΧΝΙΚΩΝ ΚΑΙ ΥΔΡΟΝΟΜΙΚΩΝ ΕΡΓΩΝ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΔΙΕΥΘΕΤΗΣΗΣ ΟΡΕΙΝΩΝ ΥΔΑΤΩΝ Kλίμακα: 4 k Αψαλος j k j 3 Σχήμα: 25 1: YΠΟΜΝΗΜΑ Κρανέα Όρια Λεκανών απορροής Υδρογραφικό δίκτυο k j 2 Λιμνοδεξαμενές Υδροηλεκτρικά Έργα Λειτουργεί Διαδικασία Αδειοδότησης Υπό κατασκευή! ± " b Kilometers Θέση υδροληψίας Θέση εγκατάστασης Προφήτης Ηλίας

201 Ορθολογικότερη αξιοποίηση των υδάτινων πόρων μέσω της εφαρμογής Μέσα από την ανάπτυξη της εφαρμογής προσδιορίστηκαν τα γεωμορφολογικά χαρακτηριστικά των λεκανών απορροής, το χειμαρρικό περιβάλλον, ο συντελεστής απορροής, οι μέγιστες αναμενόμενες υδατοπαροχές και στερεοπαροχές, η μέση ετήσια θερμοκρασία και η βροχόπτωση στις ορεινές λεκάνες απορροής και προσδιορίστηκε ο κίνδυνος διάβρωσης με τον προσδιορισμό της υποβάθμισης και της στερεομεταφοράς. Καταδείχθηκαν τα κυριότερα προβλήματα της περιοχής έρευνας τα οποία είναι τα φαινόμενα λειψυδρίας τα οποία εμφανίζονται τους καλοκαιρινούς μήνες και η ανάγκη διευθετήσεις του χειμάρρου της Όρμας ο οποίος δημιουργεί χειμαρρολάβες. Για την αποτελεσματική αντιμετώπιση των φαινόμενων λειψυδρίας τα οποία παρατηρούνται την καλοκαιρινή περίοδο είναι απαραίτητη η λήψη μέτρων τα οποία κινούνται στην κατεύθυνση της μείωσης των απωλειών και της αξιοποίησης των χειμερινών απορροών. Δέσμη ενεργειών για την μείωση των απωλειών 1. Τα υπάρχοντα αρδευτικά δίκτυα αποτελούν πολύ μικρό ποσοστό σε σχέση με το σύνολο της αρδευόμενης έκτασης και θα πρέπει να αυξηθεί το συνολικό μήκος τους ενώ παράλληλα θα πρέπει να γίνει αντικατάσταση των χωματαύλακων με κλειστούς αγωγούς ώστε να μειωθούν οι απώλειες από εξατμισιδιαπνοή και διήθηση. 2. Οι διώρυγες μεταφοράς και διανομής του νερού στις καλλιέργειες θα πρέπει να συντηρούνται σωστά ώστε να αποφευχθούν ή να περιορισθούν οι διαρροές που δημιουργούν σημαντικές απώλειες νερού (Μαυρουδής και άλλοι 1993). 3. Η γνώση των αναγκών των καλλιεργειών σε νερό και ο προσδιορισμός της γαιοϊκανότητας των καλλιεργειών για ένα εύρος εναλλακτικών χρήσεων συμβάλλει στο σωστό σχεδιασμό των χρήσεων γης έτσι, ώστε να συνδυάζεται η αποδοτικότερη δυνατή χρήση της γης πάντα, όμως, μέσα στα πλαίσια της διατήρησης του φυσικού περιβάλλοντος καλλιεργώντας είδη με μικρές απαιτήσεις σε νερό (Αραμπατζής 2000). 201

202 4. Η μέτρηση των ποσοτήτων του νερού που καταναλώνεται και η χρέωση με βάση την ποσότητα του νερού που καταναλώνεται και όχι με βάση την έκταση που αρδεύεται. 5. Αλλαγή του συστήματος άρδευσης από τα συστήματα τεχνητής βροχής με συντελεστή απόδοσης 60~70%, σε συλλογικά δίκτυα με συστήματα στάγδην άρδευσης, με αντίστοιχο συντελεστή 90~95%. Δέσμη ενεργειών για την αξιοποίηση των χειμερινών απορροών 1. Τεχνητός εμπλουτισμός των υπόγειων υδροφόρων στρωμάτων μέσω των υφιστάμενων αρδευτικών γεωτρήσεων. Κατά την διάρκεια της χειμερινής περιόδου, μεγάλες ποσότητες απορρέουν επιφανειακά ενώ οι ανάγκες των καλλιεργειών σε νερό ελαχιστοποιούνται καθώς και η άντληση μέσω των γεωτρήσεων. Ο εμπλουτισμός των υπόγειων υδροφόρων στρωμάτων μπορεί να γίνει με τη διοχέτευση νερού στις γεωτρήσεις κατά την διάρκεια του χειμώνα. Η προσαγωγή του νερού στις γεωτρήσεις μπορεί να γίνει είτε με τσιμενταύλακα, είτε με κλειστό δίκτυο μεταφοράς (π.χ. με σωλήνες ταχείας σύνδεσης). 2. Η κατασκευή φραγμάτων ταμίευσης νερού εξασφαλίζει τις ποσότητες νερού για την άρδευση. Ανάλογα με τις γεωλογικές και μορφολογικές συνθήκες του εδάφους προτείνεται η κατασκευή φραγμάτων ταμίευσης νερού, ενώ κατά τον σχεδιασμό των φραγμάτων θα πρέπει να λαμβάνεται υπόψη το οικονομικό κόστος καθώς και η δυνατότητα σύνδεσης με δίκτυα μεταφοράς νερού. Με την χρήση του διαχειριστικού εργαλείου που αναπτύχθηκε διαπιστώνουμε την αδυναμία κατασκευής φράγματος ταμίευσης νερού στις λεκάνες απορροής που αναπτύσσονται στο Όρος Πάικο. Ωστόσο διαπιστώνουμε ότι στην έξοδο των χειμαρρικών ρεμάτων Μυρόρρεμα, Σωσίτσα και ιδίως του Μελισσότοπου υπάρχουν οι κατάλληλες γεωμορφολογικές και γεωλογικές συνθήκες για την ίδρυση φραγμάτων ταμίευσης νερού τα οποία θα συμβάλλουν αποτελεσματικά στην αντιμετώπιση των φαινομένων της λειψυδρίας Όσον αφορά την ανάγκη διευθέτησης του χειμάρρου της Όρμας ο οποίος σχηματίζει χειμαρρολάβες θα πρέπει να εφαρμοστεί σύστημα διευθέτησης το οποίο να προβλέπει καταρχή τη στερέωση του πόδα της ολίσθησης στο κάτω άκρο της λοφώδους απόθεσης με την κατασκευή βασικού φράγματος στερέωσης, καθώς και τον έλεγχο του υλικού σε περίπτωση νέας χειμαρρολάβας με την κατασκευή δύο φραγμάτων διαλογής υλικού μεταξύ ολίσθησης και οικισμού. Επίσης θα πρέπει να 202

203 γίνει στράγγιση των δολινών, που τροφοδοτούν την ολίσθηση με νερά, βαθμίδωση της κύριας και δευτερεύουσας κοίτης στο χώρο της ολίσθησης, απόξεση των πρανών, στερέωση και στράγγιση της επιφάνειας τους με αναδασώσεις και αναθαμνώσεις (Στεφανίδης και Μυρωνίδης 2006). Το διαχειριστικό εργαλείο που αναπτύχθηκε με στόχο την ορθολογικότερη διαχείριση των υδάτινων πόρων παρουσιάζεται συνοπτικά στο ακόλουθο διάγραμμα ροής του σχήματος 25. Σχήμα 25 Διάγραμμα ροής του διαχειριστικού G.I.S.-Εργαλείου για την ορθολογική αξιοποίηση των υδατικών πόρων. 203

204 6. ΑΝΑΚΕΦΑΛΑΙΩΣΗ ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ Οι στόχοι τους οποίους είχαμε θέσει για την παρούσα έρευνα ήταν η ανάπτυξη ενός Γεωγραφικού Συστήματος Πληροφοριών σε επίπεδο λεκάνης απορροής ποταμού ή χειμάρρου το οποίο: Δημιουργεί αυτοματοποιημένα θεματικούς χάρτες με την σύνθεση των κατάλληλων κατά περίπτωση χαρτογραφικών επιπέδων (χάρτες: ανάγλυφου, γεωλογικού υποθέματος, χρήσεων γης, λεκανών απορροής) Προσδιορίζει με ακρίβεια και ταχύτητα τις γεωμορφολογικές παραμέτρους των λεκανών απορροής (Μορφομετρικά και υδρογραφικά χαρακτηριστικά) Προσδιορίζει το χειμαρρικό περιβάλλον (δυναμικό) και τον χειμαρρικό τύπο Καταχωρεί και ενημερώνει σε γεωβάση τα δεδομένα των Μετεωρολογικών Σταθμών και συνθέτει το Ομβροθερμικό διάγραμμα ενός Μετεωρολογικού Σταθμού Προσδιορίζει τον συντελεστή απορροής Προσδιορίζει την μέγιστη αναμενόμενη υδατοπαροχή Προσδιορίζει την παροχή μιας συγκεκριμένης διατομής (Μέθοδος των ιχνών απορροής) Προβαίνει σε εκτίμηση του κίνδυνου διάβρωσης με τον προσδιορισμό της υποβάθμισης και της στερεομεταφοράς Εργαζόμενοι σύμφωνα με την μέθοδο έρευνας αναπτύχθηκε εφαρμογή η οποία αναλύθηκε διεξοδικά στις προηγούμενες ενότητες, παραμετροποιώντας το γραφικό περιβάλλον του ArcG.I.S. δημιουργήσαμε G.I.S.-Εργαλείων και κουμπιά εντολών με την χρήση της Visual Basic και των ArcObjects τα οποία καλύπτουν τους σκοπούς της έρευνας. Δημιουργήθηκε πτυσσόμενο μενού αποτελούμενο από τρία μέρη (ΠΡΟΒΟΛΗ, ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΕΣ και ΑΝΑΛΥΣΕΙΣ) στα επιμέρους τμήματα του οποίου τοποθετήθηκαν οι φόρμες και οι υπορουτίνες λογισμικού οι οποίες διαχειρίζονται τις παραμέτρους των λεκανών απορροής προσφέροντας ολοκληρωμένη γνώση του χειμαρρικού περιβάλλοντος των λεκανών απορροής. Κάθε εργαλείο ή κουμπί εντολών που αναπτύξαμε, για την διαχείριση των δεδομένων, επεξεργασία ή την πραγματοποίηση κάποιου 204

205 είδους G.I.S ανάλυσης, τρέχει κώδικα που περιλαμβάνει ArcObjects στο παρασκήνιο. Με αυτόν τον τρόπο αναπτύχθηκε ένα σημαντικό εργαλείο λήψης αποφάσεων που μας επιτρέπει να διαχειριστούμε ορθολογικότερα μια λεκάνη απορροής και να προγραμματίσουμε το είδος των έργων που θα πρέπει να εκτελέσουμε σε αυτή. Μετά την ολοκλήρωση της ψηφιοποίησης τόσο των υποβάθρων όσο και των θεματικών επίπεδων και αφού δόθηκε συγκεκριμένη ονοματολογία σε κάθε ψηφιοπημένο επίπεδο, δημιουργήθηκαν υπορουτίνες λογισμικού οι οποίες εκχωρήθηκαν σε κουμπιά εντολών, ανάλογα με τις κατηγορίες των θεματικών χαρτών. Η εμφάνιση των θεματικών χαρτών πραγματοποιείται με την επιλογή του αντίστοιχου κουμπιού εντολών οπότε επιλέγονται τα κατάλληλα χαρτογραφικά επίπεδα και δημιουργείται ο ανάλογος χάρτης. Επίσης πραγματοποιούνται ενέργειες που επιτρέπουν την μετακίνηση στον χάρτη με χρήση διάφορων παραμέτρων (λεκάνη απορροής, κλίμακα, συνολικό ζουμ, μεγέθυνση, σμίκρυνση) καθώς και εκτύπωσης του τρέχοντα χάρτη. Μετά την ολοκλήρωση της ψηφιοποίησης των θεματικών επιπέδων των λεκανών απορροής Λεκάνες, του υδρογραφικού δικτύου Ρέματα καθώς και των ισοϋψών Χωροσταθμικές, αναπτύχθηκαν G.I.S.-εργαλεία τα οποία χρησιμοποιώντας τα παραπάνω θεματικά επίπεδα προσδιορίζουν με ακρίβεια και ταχύτητα τα μορφομετρικά και υδρογραφικά χαρακτηριστικά για το σύνολο των λεκανών απορροής μιας περιοχής ή και για μεμονωμένες λεκάνες απορροής. Είναι η πρώτη φορά κατά την οποία εφαρμογή των Γεωγραφικών Συστημάτων Πληροφοριών (G.I.S.) προσδιορίζει το σύνολο των μορφομετρικών και υδρογραφικών χαρακτηριστικών. Από την εφαρμογή του G.I.S.-εργαλείου στις λεκάνες απορροής της περιοχής έρευνας διαπιστώνουμε ότι στις λεκάνες απορροής της περιοχή έρευνας αναπτύσσονται ισχυρές κλίσεις οι οποίες κυμαίνονται από (27,8% ως 61,3%) ενώ και η κλίση της κεντρικής κοίτης για τις λεκάνες απορροής ρεμάτων κυμαίνεται σε υψηλά επίπεδα (5,60% - 20,10%) αποτελώντας ένα σημαντικό δείκτη των δυνάμεων της διάβρωσης οι οποίες ενεργούν στην λεκάνη. Όσον αφορά την υψομετρία των λεκανών απορροής διαπιστώνουμε ότι το μέγιστο χειμαρρικό υψόμετρο κυμαίνεται από 500m 2300m, ενώ με βάση την έκταση τους χαρακτηρίζονται 2 λεκάνες ως πολύ μικρές, 9 ως μικρές, 1 ως μεγάλη, 1 ως αρκετά μεγάλη και 4 ως μέτριες. Όλα τα μορφομετρικά και υδρογραφικά χαρακτηριστικά υπολογίστηκαν με βάση τους σχετικούς τύπους της βιβλιογραφίας εκτός από την μέση κλίση της 205

206 κεντρικής κοίτης για την οποία αναπτύχθηκε νέα καινοτόμος μέθοδος προσδιορισμού της. Κατά την μέθοδο αυτή μετατρέπονται τα ρέματα, σε τρισδιάστατες γραμμές, χρησιμοποιώντας το ψηφιακό μοντέλο εδάφους. Ακολούθως αναπτύχθηκε G.I.S.-εργαλείο το οποίο με βάση τις συντεταγμένες αρχής και τέλους κάθε ευθύγραμμου τμήματος υπολογίζει την υψομετρική διαφορά μεταξύ των δυο σημείων ως διαφορά των συντεταγμένων z. Η κλίση υπολογίζεται ως επί τοις εκατό (%) διαφορά του υψομέτρου μιας ευθείας προς το μήκος της. Σ ότι αφορά τα ποιοτικά υδρογραφικά χαρακτηριστικά, για την μορφή των λεκανών απορροής ακολουθήθηκε η κατάταξη κατά Gavrilovic που είναι η μόνη που ταξινομεί ορεινές λεκάνες απορροής χειμαρρικών ρευμάτων με βάση την μορφή τους ενώ για την μορφή του υδρογραφικού δικτύου διαπιστώσαμε σ ότι αφορά τα υδρογραφικά δίκτυα των ορεινών λεκανών απορροής της περιοχής έρευνας ότι απαντώνται μόνο δυο μορφές υδρογραφικών δικτύων η δενδριτική μορφή και η σύνθετη παράλληλη και δενδριτική μορφή. Συγκεκριμένα όσον αφορά την μορφή των λεκανών της περιοχής έρευνας κατά Gavrilovic προκύπτει ότι οκτώ λεκάνες ανήκουν στον τύπο Α, μία στον τύπο Β και από τέσσερις λεκάνες ανήκουν στους τύπους Γ και Δ. Όσον αφορά την μορφή του υδρογραφικού δικτύου υπερισχύει η παράλληλη και δενδριτική μορφή μιας και 13 λεκάνες είναι αυτής της μορφής, ενώ τέσσερις λεκάνες είναι δενδριτικής μορφής. Αφού υπολογίσθηκαν τα σπουδαιότερα μεγέθη που εκφράζουν την μορφομετρία των λεκανών απορροής και τα υδρογραφικά χαρακτηριστικά, αναλύθηκαν οι φυσικοί παράγοντες που προσδιορίζουν το χεμαρρικό δυναμικό ή περιβάλλον της περιοχής έρευνας με την ανάπτυξη G.I.S.-εργαλείων τόσο για το σύνολο της περιοχής όσο και για μεμονωμένες λεκάνες απορροής. Σε ότι αφορά το ανάγλυφο από την εφαρμογή του G.I.S.-εργαλείου για το σύνολο της περιοχής έρευνας προέκυψε ότι το σημαντικότερο μέρος των λεκανών απορροής αναπτύσσεται στην ημιορεινή και ορεινή ζώνη. Συγκεκριμένα ποσοστό 31,6% αναπτύσσεται στην ημιορεινή ζώνη (υψόμετρο: m) ενώ ποσοστό 34,2% ανήκει στην ορεινή ζώνη (υψόμετρο: ). Επίσης έντεκα (11) ρέματα εμφανίζουν μεγάλο ποσοστό τους στον πολύ ορεινό χώρο (105,20 Km 2 ) και μόνο τρία ρέματα (Ξηροπόταμος, Μαργαρίτας και Ανώνυμο) αναπτύσσεται τμήμα τους στα πεδινά καλύπτοντας ένα πολύ μικρό ποσοστό (0,2 %). Με βάση τα μέγιστα χειμαρρικά υψόμετρα προκύπτει ότι τα χειμαρρικά ρέματα Μαργαρίτας και Ανώνυμο ανήκουν στις λοφώδες και ημιορεινές περιοχές (χειμαρρικό χωροδιάστημα Ι, με μέγιστο χειμαρρικό υψόμετρο <1000m). Το 206

207 χειμαρρικό ρέμα Όρμας κατατάσσεται στα αλπικά (χειμαρρικό χωροδιάστημα ΙΙΙ, με μέγιστο χειμαρρικό υψόμετρο > 2000m). Τέλος στις υπόλοιπες λεκάνες απορροής απαντώνται ρέματα των ορεινών περιοχών (χειμαρρικό χωροδιάστημα ΙΙ, με μέγιστο χειμαρρικό υψόμετρο έως 2000m). Για την έρευνα του κλίματος χρησιμοποιήθηκαν οι μετεωρολογικοί σταθμοί που λειτούργησαν και λειτουργούν στην περιοχή. Ένα σημαντικό πρόβλημα που προέκυψε είναι ότι οι μετεωρολογικοί σταθμοί είναι εγκατεστημένοι στον πεδινό και λοφώδες χώρο αν και το 82% των λεκανών απορροής ανήκει στον ημιορεινό ως πολύ ορεινό χώρο, επίσης απουσιάζουν τα όργανα μέτρησης χιονιού. Ο μικρός αριθμός μετεωρολογικών σταθμών που υπάρχει στην περιοχή έρευνας, η κακή κατανομή τους στον χώρο, καθώς και η έλλειψη σταθμών σε μεγάλα υψόμετρα αποτελεί σημαντικό πρόβλημα όχι μόνο για την περιοχή έρευνας αλλά και πανελλαδικά. Για την εξαγωγή όσο το δυνατόν ασφαλέστερων συμπερασμάτων σχετικά με το κλίμα της περιοχής έρευνας είναι αναγκαίο να γίνει πύκνωση του δικτύου των μετεωρολογικών σταθμών με μια προσεχτική κατανομή τους στον χώρο και στα μεγαλύτερα υψόμετρα ενώ θα πρέπει να εφοδιαστούν με όργανα μέτρησης του χιονιού. Από την επεξεργασία των μετεωρολογικών δεδομένων προέκυψαν τα εξής: Ο υγρότερος μήνας είναι ο Νοέμβριος με βροχοπτώσεις που ανέρχονται στα 87mm, ενώ τον Ιούλιο παρατηρούνται οι λιγότερες βροχοπτώσεις (27,5mm). Το μέσο ετήσιο ύψος βροχής κυμαίνεται από 589,7mm για τον Μ.Σ. του Εξαπλατάνου ως τα 709,5mm για τον Μ.Σ. του Θεοδωρακίου. Διευρενάται η συσχέτιση της μέσης ετήσιας θερμοκρασίας και του μέσου ετήσιου ύψους βροχής με το υπερθαλάσσιο ύψος και προέκυψαν οι ακόλουθες εξισώσεις: P = 599,39 + 0,1829 (H) με συντελεστή συσχέτισης (R 2 = 0,622) και Τ = 15,348-0,0061 (Η) ο C. με συντελεστή συσχέτιση (R 2 = 0,9245). Ο ψυχρότερος μήνας είναι ο Ιανουάριος με θερμοκρασία του να ανέρχεται στους 4 ο C, ενώ ο θερμότερος είναι ο μήνας Ιούλιος με θερμοκρασία στους 23,4 ο C. Τα δεδομένα των μετεωρολογικών σταθμών σχετικά με τα κατακρημνίσματα και τις θερμοκρασίες καταχωρούνται σε γεωβάση ώστε να υπάρχει η δυνατότητα μεταβολής και ενημέρωσης ενώ με βάση τα στοιχεία αυτά υπολογίζονται οι μέσες μηνιαίες βροχοπτώσεις και θερμοκρασίες και κατασκευάζεται το ομβροθερμικό διάγραμμα το οποίο σχετίζει τη μηναία βροχόπτωση με τη μέση μηναία θερμοκρασία. Σε ότι αφορά τη βλάστηση η μελέτη της κατανομής των διαφόρων δασοπονικών ειδών στην περιοχής έρευνας πραγματοποιήθηκε από τους 207

208 διαχειριστικούς χάρτες της Δασικής Υπηρεσίας, από ορθοφωτοχάρτες του τέως Υπουργείου Γεωργίας όπου ήταν διαθέσιμοι και με επιτόπιες μεταβάσεις στην περιοχή έρευνας. Ο χάρτης κατανομής βλάστησης που προέκυψε παρουσίαζε 23 κατηγορίες βλάστησης, αριθμός πολύ μεγάλος ο οποίος δυσχεραίνει την εξαγωγή συμπερασμάτων. Για τον λόγο αυτό πραγματοποιήθηκε αναταξινόμηση των μορφών βλάστησης, κωδικοποίηση τους και ομαδοποίηση της σε ευρύτερης κατηγορίες χρήσεων γης οι οποίες θα εξυπηρετούν καλύτερα της ανάγκες της Διευθέτησης των ορεινών υδάτων (δάση, μερικώς δασοσκεπείς εκτάσεις, γεωργικές καλλιέργειες, θαμνώνες βοσκότοποι, άγονα οικισμοί). Στο νέο επίπεδο που προέκυψε για την κατανομή των χρήσεων γης εφαρμόστηκε το G.I.S. εργαλείο και διαπιστώθηκε ότι οι λεκάνες απορροής της περιοχής έρευνας εμφανίζουν σημαντικό ποσοστό δασοκάλυψης των λεκανών απορροής 66.1 %. Επίσης από τα 17 χειμαρρικά ρέματα, μόνο τα Ξηροπόταμος, Λεπτοκαρυάς και Ανώνυμο εμφανίζουν ποσοστό δασοκάλυψης μικρότερο του (50%). Οι επιμέρους σχηματισμοί (μερικώς δασοσκεπείς, γεωργικές καλλιέργειες, θάμνοι & βοσκότοποι) παρουσιάζουν ομοιόμορφη κατανομή με ποσοστό που κυμαίνεται γύρω στο 10% ενώ τα ποσοστά των οικισμών και άγονων είναι αμελητέα (1,6%). Τέλος όσον αφορά την έρευνα του γεωλογικού υποθέματος αυτή στηρίχτηκε στους Γεωλογικούς χάρτες του Ιδρύματος Μεταλλευτικών και Γεωλογικών Ερευνών. Έπειτα από την ψηφιοποίηση των ανάλογων χαρτών διαπιστώθηκε η παρουσία 101 γενετικών κατηγοριών πετρωμάτων αριθμός πολύ μεγάλος ο οποίος δυσχεραίνει την εξαγωγή συμπερασμάτων. Για τον λόγο αυτό πραγματοποιήθηκε αναταξινόμηση των μορφών των πετρωμάτων, κωδικοποίηση και ομαδοποίηση τους σε ευρύτερες κατηγορίες με βάση τα χειμαρρικά φαινόμενα που εμφανίζουν. Στο νέο επίπεδο που προέκυψε εφαρμόστηκε G.I.S. εργαλείο και διαπιστώθηκε ότι ο σχιστολιθικός, ασβεστολιθικός και νεογενής σχηματισμός παρουσιάζουν μια ομοιόμορφη κατανομή με ποσοστό γύρω στο 25% και συνολικά καλύπτουν το 80,4% των λεκανών απορροής. Επίσης τα ποσοστά του κρυσταλλοπυριγενή σχηματισμού είναι σημαντικά (13,1%) ενώ του φλυσχικού αμελητέα (4,3%), τέλος ο προσχωσιγενής σχηματισμός καλύπτει μόνο την πεδινή περιοχή. Μετά τον προσδιορισμό των βασικών φυσικών παραγόντων χειμαρρικότητας, υπορουτίνα του προγράμματος παρέχει την δυνατότητα καθορισμού του χειμαρρικού δυναμικού με την ταξινόμηση των χείμαρρων της περιοχής έρευνας σε χειμαρρικούς τύπους με βάση την τιμή του μέγιστου χειμαρρικού υψομέτρου και των χειμαρρικών πετρολογικών σχηματισμών για μια μεμονωμένη λεκάνη ή για το σύνολο 208

209 των λεκανών απορροής της περιοχής έρευνας. Κατά την εφαρμογή της υπορουτίνας προέκυψε ότι μόνο τρία (3) χειμαρρικά ρέματα (Βαθύ νερό, Καθαρόρρεμα και Λεπτοκαρυάς) ενώ τα υπόλοιπα 14 είναι μικτά. Για τον προσδιορισμό του συντελεστή απορροής αναπτύχθηκε εργαλείο το οποίο χρησιμοποιεί την κατανομή των χρήσεων γης τοποθετώντας επιμέρους συντελεστές απορροής ανά κατηγορία χρήσεως γης. Οι επιμέρους συντελεστές αποθηκεύονται στην γεωβάση και μπορούν να τροποποιηθούν, ενώ ο συντελεστής απορροής μιας λεκάνης απορροής υπολογίζεται ως σταθμισμένος μέσος όρος των επιμέρους συντελεστών απορροής. Κατά την εφαρμογή του εργαλείου για τις λεκάνες απορροής της περιοχής έρευνας προέκυψε ότι ο συντελεστής απορροής κυμαίνεται από το ελάχιστο του 0,33 ως το μέγιστο του 0,56 με μια μέση τιμή 0,42. Για τον προσδιορισμό της μέγιστης αναμενόμενης υδατοπαροχής αναπτύχθηκε ρουτίνα λογισμικού ή οποία με την βοήθεια εμπειρικών και αναλυτικών τύπων προσδιορίζει την μέγιστη αναμενόμενη υδατοπαροχή ως τον αριθμητικό μέσο όρo όλων ή μέρους των σχετικών τύπων χρησιμοποιώντας τα επίπεδα των λεκανών απορροής και των χρήσεων γης. Από την εκτέλεση της υποπρογράμματος προέκυψαν το μέγεθος της μέγιστης αναμενόμενης υδατοπαροχής τόσο για το σύνολο της περιοχής έρευνας όσο και για τις μεμονωμένες λεκάνες (διακύμανση: 39,90 m 3 /sec ως 626,00 m 3 /sec). Για τον υπολογισμό της παροχής μιας διατομής μετά την πάροδο πλημμυρικής παροχής αναπτύχθηκε εφαρμογή σε περιβάλλον Visual Basic η οποία σχεδιάζει την διατομή με βάση τα δεδομένα υπαίθρου (απόσταση και κλίση μεταξύ διαδοχικών σημείων της διατομής) ενώ ο υπολογισμός της παροχής γίνεται, αφού καθορισθεί το βάθος ροής και η κλίση της κοίτης εφαρμόζοντας τον τύπο των Manning Strickler. Η εφαρμογή είναι ανεξάρτητη, εκτελέσιμης μορφής και μπορεί να καλείται είτε μέσα, είτε χωρίς την είσοδο στο γραφικό περιβάλλον του ArcG.I.S. επιλέγοντας το εκτελέσιμο αρχείο. Όσον αφορά τον προσδιορισμό της μέγιστης αναμενόμενης στερεοπαροχής αυτός πραγματοποιήθηκε με την βοήθεια του τύπου των Stiny-Herheullidze και την ανάπτυξη σχετικού G.I.S. εργαλείου το οποίο αφού λάβει υπόψη του το μέγεθος της υδατοπαροχής των λεκανών απορροής, το επί τις εκατό (%) βάρος των στερεών υλικών για ορισμένη κλίση, τον βαθμό χειμαρρικότητας της ορεινής λεκάνης και το ειδικό βάρος ενός κυβικού μέτρου μεταφερόμενων στερεών υλικών προσδιορίζει την μέγιστη αναμενόμενη στερεοπαροχή. Από την εφαρμογή του συγκεκριμένη εργαλείου 209

210 προέκυψε ότι η στερεοπαροχή των χειμαρρικών ρεμάτων κυμαίνεται από το ελάχιστο των 18,02 m 3 /sec ως το μέγιστο των 96,02 m 3 /sec. Η εκτίμηση της υποβάθμισης για την περιοχή έρευνας έγινε με την βοήθεια του μοντέλου του Gavrilovic το οποίο είναι το πιο ποσοτικοποιημένο από τα στοχαστικά μοντέλα, δεν περιέχει παράγοντες για τους οποίους υπάρχει αδυναμία συγκέντρωσης στοιχείων είτε έλλειψη στοιχείων και είναι ο λόγος για τον οποίο αποφασίστηκε η ενσωμάτωση του μοντέλου στην αναπτυχθείσα εφαρμογή. Αναπτύχθηκε έτσι G.I.S.-εργαλείο το οποίο λαμβάνοντας υπόψη του το εμβαδό της λεκάνης απορροής, την μέση ετήσια θερμοκρασία, το μέσο ετήσιο ύψος βροχής, την μορφή του φυτοκαλύμματος, το είδος του πετρώματος, το είδος και το βαθμό διάβρωσης των λεκανών υπολογίζει την μέση ετήσια διάβρωση της λεκάνης απορροής. Ο υπολογισμός της μέσης ετήσιας βροχόπτωσης καθώς και της μέσης ετήσιας θερμοκρασίας πραγματοποιήθηκε με την εφαρμογή των σχέσεων υπερθαλάσσιουύψους βροχόπτωσης και υπερθαλάσσιου-ύψους θερμοκρασίας στο ψηφιακό μοντέλο εδάφους και στην συνέχεια γίνεται εξαγωγή των αντίστοιχων ισοϋετών και ισόθερμων καμπυλών με την ανάπτυξη αντίστοιχου εργαλείου. Η παραπάνω διαδικασία υπολογισμού της μέσης ετήσιας θερμοκρασίας των λεκανών απορροής για πρώτη φορά εφαρμόζεται. Είναι η πρώτη φορά που το μοντέλο διάβρωσης του Gavrilovic ενσωματώνεται σε μια εφαρμογή ενός Γεωγραφικού Συστήματος Πληροφοριών. Από την εφαρμογή του συγκεκριμένου εργαλείου προέκυψε ότι η μέση ετήσια υποβάθμιση για τον Αλμωπαίο ανέρχεται σε ,23 m 3 /έτος, η μεγαλύτερη υποβάθμιση εμφανίζεται στην λεκάνη απορροής Καραβίδια (61.346,19 m 3 /έτος) ενώ την μικρότερη υποβάθμιση παρουσιάζει η λεκάνη απορροής Ξεροπόταμος (78,16 m 3 /έτος). Επίσης προσδιορίστηκε το μέσο ειδικό ετήσιο φορτίο φερτών υλών το οποίο κυμαίνεται από 874,38 m 3 /Km 2 έτος ή 0,87mm/ έτος για την λεκάνη του Ανωνύμου ως 9,74 m 3 /Km 2 έτος ή 0,009mm/έτος για την λεκάνη απορροής του Ξεροποτάμου. Το μέγεθος του μέγιστου φορτίου φερτών υλών το οποίο μπορεί να αποτεθεί στον κώνο πρόσχωσης τους λόγω στερεομεταφοράς μετά από έκτακτο πλημμυρικό γεγονός προσδιορίζεται με τον τύπο του Kronfellner Kraüss με την ανάπτυξη G.I.S.- εργαλείο το οποίο λαμβάνοντας υπόψη του το εμβαδό της λεκάνης απορροής, την μέση κλίση της κοίτης και τον συντελεστή χειμαρρικότητας προσδιορίζει το μέγιστο φορτίο φερτών υλών. Κατά την εφαρμογή του μοντέλου στα χειμαρρικά ρέματα της 210

211 περιοχής έρευνας προέκυψε η ποσότητα των φερτών υλικών η οποία κατά την διάρκεια ενός έκτακτου πλημμυρικού γεγονότος μπορεί να αποτεθεί στο κώνο πρόσχωσης και η οποία κυμαίνεται από το μέγιστο των ,39 m 3 για το χειμαρρικό ρέμα Μελισσότοπος, ως το ελάχιστο των 436,80 m 3 για το χειμαρρικό ρέμα Ανώνυμο. Είναι η πρώτη φορά που το μοντέλο Kronfellner Kraus για τον υπολογισμό του δυνατού μέγιστου φορτίου φερτών υλών μετά από ένα έκτακτο πλημμυρικό γεγονός μπορεί να αποτεθεί στον κώνο πρόσχωσης ενσωματώνεται σε μια εφαρμογή ενός Γεωγραφικού Συστήματος Πληροφοριών. Κύριο μορφολογικό γνώρισμα αποτελούν οι επικρατούσες ισχυρές κλίσεις τόσο των λεκανών απορροής όσο και τον κεντρικών κοιτών και το σημαντικό ύψος των κατακρημνισμάτων τα οποία δέχεται η περιοχή έρευνας. Ωστόσο τα ποσοστά δασοκάλυψης σε συνδυασμό με σημαντικά έργα διευθέτησεις των ορεινών λεκανών απορροής που εκτέλεσε η δασική υπηρεσία τα τελευταία 50 χρόνια ασκούν προστατευτική επίδραση εμποδίζοντας την διάβρωση και τη γένεση πλημμυρών. Στα πλαίσια της παρούσης διδακτορικής διατριβής καταγράφηκαν τα έργα αντιχειμαρρικής προστασίας και αξιοποίησης υδάτινων πόρων. Επίσης εντοπίστηκαν τα κυριότερα προβλήματα της περιοχής τα οποία είναι τόσο τα φαινόμενα λειψυδρίας τα οποία εμφανίζονται τους καλοκαιρινούς μήνες όσο και η ανάγκη συμπληρωματικών έργων διευθέτησεις των χειμαρρικών ρευμάτων και ιδιαίτερα του χειμάρρου της Όρμας ο οποίος σχηματίζει χειμαρρολάβες. Στην περιοχή έρευνας είναι εγκατεστημένα 6 μικρά υδροηλεκτρικά έργα παρέχοντας συνολική ενέργεια 5,89 MW, ενώ κατασκευάζονται ή είναι σε διαδικασία αδειοδότησης άλλα 16 μικρά υδροηλεκτρικά με την ολοκλήρωση των οποίων η συνολική διατιθέμενη ενέργεια θα ανέρχεται στα 27,03 MW ενισχύοντας το εισόδημα των κατοίκων της περιοχής, την εθνική οικονομία και συμβάλλοντας ουσιαστικά στην εκπλήρωση της δέσμευσης που έχει αναλάβει η χώρα μας έναντι των Εταίρων της στην Ευρωπαϊκή Ένωση (Κοινοτική Οδηγία 2001/77/EΕ), ώστε το έτος 2010 να καλύπτεται ποσοστό ίσο με 20,1% της ενέργειας από ανανεώσιμες πηγές. Σύμφωνα με τα στοιχεία που προκύπτουν από την εφαρμογή, η περιοχή έρευνας εμφανίζει μεγάλες κλίσεις στις λεκάνες απορροής (26,2% - 61,3%) και στις κοίτες των χειμάρρων, ενώ δέχεται και ένα πού υψηλό ποσοστό κατακρημνισμάτων ( mm/έτος). Δημιουργείται έτσι ένα ευνοϊκό περιβάλλον για την δημιουργία επιπρόσθετων μικρών υδροηλεκτρικών έργων ώστε να εκμεταλλευτούμε τις επικρατούσες συνθήκες, στηρίζοντας την εθνική οικονομία και συμβάλλοντας στην αυτάρκεια του κράτους σε ενέργεια. Τα G.I.S.-εργαλεία τα οποία αναπτύχθηκαν με 211

212 την συνδρομή έμπειρου διαχειριστή σε θέματα υδάτινων πόρων, μπορούν να βοηθήσουν ουσιαστικά να αναγνωρίσουμε τα χειμαρρικά ρέματα που ικανοποιούν τις συνθήκες για την δημιουργία μικρών ύδροηλεκτρικών έργων. Από την μελέτη των συνθηκών της περιοχής διαπιστώνουμε ότι όλα τα μικρά υδροηλεκτρικά έχουν εγκατασταθεί στην πλευρά του Όρους Τζένας και Βόρα, ενώ στην περιοχή του Πάϊκου δεν έχουν δημιουργηθεί ανάλογα έργα. Οι χείμαρροι του Παϊκου (Βαθύ Νερό, Λεπτοκαρυά, Καθαρόρρεμα, Καραβίδια) παρουσιάζουν μεγάλες κλίσεις (άνω του 40%) ενώ δέχονται μεγάλο αριθμό κατακρημνισμάτων (άνω των 740mm/έτος) με βάση αυτά τα στοιχεία αλλά και ότι στο τμήμα του Παϊκου το οποίο ανήκει στο Κιλκίς έχει ξεκινήσει η κατασκευή δυο μικρών υδροηλεκτρικών έργων, προτείνουμε την ίδρυση νέων υδροηλεκτρικών έργων στους χειμάρρους του Πάϊκου. Στην περιοχή έρευνας η Δασική Υπηρεσία έχει εκτελέσει συνολικά 579 έργα κατά το χρονικό διάστημα με αποτέλεσμα να μειωθεί σημαντικά η δράση των χειμαρρικών ρεμάτων εκτός του χειμάρρου της Όρμας ο οποίος δημιουργεί χειμαρρολάβες από την ενεργοποίηση ολισθήσης που λειτουργεί στην λεκάνη του. Για την διευθέτηση του προτείνεται καταρχή η στερέωση του πόδα της ολίσθησης στο κάτω άκρο της λοφώδους απόθεσης με την κατασκευή βασικού φράγματος στερέωσης, καθώς και τον έλεγχο του υλικού σε περίπτωση νέας χειμαρρολάβας με την κατασκευή δύο φραγμάτων διαλογής υλικού μεταξύ ολίσθησης και οικισμού. Επίσης θα πρέπει να γίνει βαθμίδωση της κύριας και δευτερεύουσας κοίτης στο χώρο της ολίσθησης, απόξεση των πρανών, στερέωση και στράγγιση της επιφάνειας τους με αναδασώσεις και αναθαμνώσεις. Τα παραπάνω έργα αποσκοπούν στην εξουδετέρωση του συστήματος των δυνάμεων που δρουν στο χώρο ολίσθησης, ώστε να αποτραπεί η επανάληψη του φαινομένου, ενώ ταυτόχρονα συμβάλλουν και στον εξωραϊσμό του ολισθησιγενούς χώρου, καθώς και της κοίτης του ρεύματος. Για την αποτελεσματική αντιμετώπιση των φαινόμενων λειψυδρίας τα οποία παρατηρούνται την καλοκαιρινή περίοδο προτάθηκε η υιοθέτηση δέσμης μέτρων τα οποία κινούνται στην κατεύθυνση της μείωσης των απωλειών και αξιοποίησης των χειμερινών απορροών. Η δέσμη ενεργειών για την αξιοποίηση των χειμερινών απορροών περιλαμβάνει των εμπλουτισμό των υπόγειων υδροφόρων στρωμάτων με τη διοχέτευση νερού στις γεωτρήσεις κατά την διάρκεια του χειμώνα. Επίσης για τις τεράστιες ποσότητες υδάτων οι οποίες απορρέουν ανεκμετάλλευτες έξω από την πεδιάδα της Αριδαία, με την χρήση του διαχειριστικού εργαλείου που αναπτύχθηκε διαπιστώσαμε την αδυναμία κατασκευής φράγματος ταμίευσης νερού στις λεκάνες απορροής που αναπτύσσονται στο Όρος Πάϊκο και σε αρκετές λεκάνες της υπόλοιπης 212

213 περιοχής έρευνας. Ωστόσο διαπιστώσαμε ότι στην έξοδο των χειμαρρικών ρεμάτων Μυρόρρεμα, Σωσίτσα και ιδίως του Μελισσότοπου υπάρχουν οι κατάλληλες γεωμορφολογικές και γεωλογικές συνθήκες για την ίδρυση φραγμάτων ταμίευσης νερού τα οποία θα συμβάλλουν αποτελεσματικά στην αντιμετώπιση των φαινομένων της λειψυδρίας. Η κατασκευή των φραγμάτων θα βοηθήσει στην αποταμίευση νερού κατά την περίοδο των βροχοπτώσεων και την διάθεση του κατά την ξηροθερμική περίοδο, τότε που οι ανάγκες για νερό είναι αυξημένες. Το γενικό συμπέρασμα που προκύπτει είναι ότι τα G.I.S.-εργαλεία τα οποία αναπτύχθηκαν για τους σκοπούς της ολοκλήρωση της παρούσης έρευνας μας βοηθούν να κατανοήσουμε βαθύτερα το χειμαρρικό περιβάλλον και αποτελούν πολύτιμο σύμβουλο στην διαδικασία λήψης αποφάσεων. Το εξειδικευμένο εργαλείο απαιτεί την συνδρομή του ειδικευμένου διαχειριστή σε θέματα υδατικών πόρων ο οποίος θα εισάγει τα δεδομένα, θα ερμηνεύσει τις πληροφορίες οι οποίες θα προκύψουν από την εκτέλεση της εφαρμογής και θα προτείνει τα κατάλληλα διαχειριστικά μέτρα ανάλογα με το πρόβλημα. 213

214 ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ Amundsen Michael, 2001: Understanding Visual Basic.NET Syntax and Structure Arctur D., Zeiler M., 2004: Designing Geodatabases : Case Studies in G.I.S. Data Modeling, Esri Press, ISBN: X Bazzoffi P., 1985: Methods for net erosion measurement in watersheds as a tool for the validation of models in central Italy, Workshop on soil erosion and hillslope hydrology with emphasis on higher magnitude events, Leuven Beyer Portner, N., 1998: Erosion des bassins versant alpins suisses par ruissellement de surface. PhD Thesis, Laboratoire de Constructions Hydrauliques- LCH, No. 1815, Laussanne, Switzerland. Bournaski E., Ivanov I., Eleftheriadou E., Mylopoulos Y. 2004: Towards Integrated Water Resources Management of the Mesta/Nestos Catchment by HEC-HMS modelling, Eco-Geowater, Euro-Conference, GI for international River Basin Management in the Dunabe Basin, Budapest. Brooks D. Mehmet. O., 2000: Water balance in Eastern Mediterranean, International Development Research Council, Ottawa, Canada Burke R., 2003: Getting to Know ArcObjects, Programming ArcG.I.S. with VBA, ESRI PRESS, Esri Press, ISBN: X Burke R., 2004: Getting to Know ArcG.I.S. Desktop: The Basics of ArcView, ArcEditor, and ArcInfo Updated for ArcG.I.S. 9 Brechtel H.M., Krecmer., 1971: Die Bedeutung des Waldes als Hochwasserchutz. Osterrr. Wasserwirtsschaft, 23Jp. H. 7/8 Chang K., 2004: Programming ArcObjects with VBA: A Task-Oriented Approach, CRC, ISBN: Clayton Walnum, 1998: Complete idiot s Guide to Visual Basic 6, Publisher: Macmillan Computer Publishing Chorley R., Schumm S., & Sugden D., 1984: Geomorphology. Methuen. London Conversini P., Salciarini D., Felicioni G., Boscherini A., 2005: The debris flow hazard in the Lagarelle Creek in the eastern Umbria region, central Italy, Natural Hazards and Earth System Sciences, 5, , 2005 Easterbrook D., 1969: Principles of Geomorpology. McGraw-Hill, New York 214

215 EEA, 1992: CORINE soil erosion risk and important land resources in the southern regions of the European Community. report EUR EN, European Environment Agency. Evans B., Sheeder S., Lehning D., 2003: A spatial technique for estimating streambank erosion based on watershed characteristics. Journal of Hydrology, Vo1.3, ESRI, 1999: ArcObjects Developer's Guide, Esri Presss, ISBN: ESRIα, 2004: Using ArcG.I.S. 3D Analyst, Editors of Esri Press, ESRI PRESS ESRIβ, 2004: Using Spatial Analyst, Editors of Esri Press, ESRI PRESS ESRIγ, 2005: ArcG.I.S. Developer Help, Editors of Esr Press ESRI, Fasio A., Giupponi C., Hiederer R., Simota C. 2005: A decision support tool for simulating the effects of alternative policies affecting water resources: an application at the European scale. Journal of Hydrology. 304, p Franchiniav M., Wendlingbvl J., Obled C., Todini E. 1995: Physical interpretation and sensitivity analysis of the TOPMODEL, Journal of Hydrology 175 (1996) Gavrilovic Sl, 1972: Inzenjering o bujicn im tokovima I eroziji. Beograd Gavrilovic Z., Stefanovic M., Milojevic M., Cotric J. 2006: Erosion Potential Method" An Important Support For Integrated Water Resource Management. International Conference on "Water Observation and Information System for Decision Support", Ohrid. Globevnik, L., Holjevic, D., Petkovsek, G., Rubinic, J., 2003: Applicability of the Gavrilovic method in erosion calculation using spatial data manipulation techniques. In: De Boer, D., Froehlich, W., Mizuyama, T., Pietroniro, A. (Eds.), Erosion Prediction in Ungauged Basins: Integrating Methods and Techniques. IAHS Publication, vol. 279, pp Gleick P., 1998: The World's Water : The Biennial Report on Freshwater Resources. Washington, DC: Island Press. Glynn H., 1989: Water resources, στο J.Glynn Henry and G.W.Heinke, Environmental Science and Engineering, Prentice Hall, Englewood Cliffs (N.J.), Hamadeh G., 1994: Assesment of the Beirut River Sediment load. MSc thesis. Geology Department, American University of Beirut, Beirut. 215

216 Halvorson M., 2002: Microsoft Visual Basic 6.0 Professional Step by Step, Microsoft Press, ISBN: Jakubauskas M., Whistler L., Dillworth., Martinko E., 1992: Classifying remotely sensed data for use in an agricultural nonpoint source pollution model. Journal-of-Soil-and-Water-Conservation. 47(2), pp Jamieson D.G., Fedra K., The WATERWARE decision-support system for river basin planning.1. Conceptual design, Journal of Hydrology, 177, p Jena S., Tiwari., 2006: Modeling syntetic unit hydrograph parameters with geomorphological parameters of watersheds. Journal of Hydrology, 319, p1-14 Kronfellner Kraüs G., 1985: Quantitative estimation of torrent erosion. Intern. Symposium on Erosion Debris Flow and Disaster Prevention, Tsubuka Japan. Kotoulas D., 1975: Die Wildbache Suddeutshlands und Griechenlands, Teil I,II. Bericht Nr. 25,32 der Versuchasanstalt fur Wasserbau der T.U. Munchen. Labasse, J. 1965: L Organisation de l Espace, Hermann, Paris, Ljubomir L., 1997: Effects of Different types of vegetation cover on water and sediment runoff, Proceeding of the 3 rd ICFWST Lo Kwong-Fai-A., 1994: Quantifying soil erosion for the Shihmen Reservoir watershed, Taiwan. Agricultural-Systems (1), p Lou Tylee, 1998: Learn Visual Basic 6.0, Publisher: KIDware Maidment, 2002: ArcHydro G.I.S. for Water Resources, ERSI PRESS Mann R., Parsons S., 2004: Integrating Geospatial and Watershed Data Using the Watershed Modeling System (WMS) to Evaluate Flooding Potential of the Clear Fork Watershed in Kentucky and Tennessee. Advanced Integration of Geospatial Technologies in Mining and Reclamation, December 7 9, Atlanta, GA. Martın-Videa J., Ninerola D., Batemana A., Navarroa A., Velasco E., 1999: Runoff and sediment transport in a torrential ephemeral stream of the Mediterranean coast, Journal of Hydrology 225 (1999) Martınez-Casasnovas J., 2003: A spatial information technology approach for the mapping and quantification of gully erosion, Catena, 50, p

217 McKinney D.C., Cai X., Linking G.I.S. and water re-sources management models: an object- oriented method, Journal of Environmental Modelling and Software,17 (5), p Merritt W., Letcher R., Jakeman A., 2003: A review of erosion and sediment transport models. Environmental Modelling and Software, 18, p Morisawa M., 1976: Geomorphology Laboratory Manual. John Wiley & Sons, New York. Lufafaa A., Tenywaa M., Isabiryeb M., Majaliwaa M., Woomerc P., 2003: Prediction of soil erosion in a Lake Victoria basin catchment using a G.I.S.-based Universal Soil Loss model, Agricultural Systems 76 (2003), p Nyakro K., 2002: Application of rational model in G.I.S. for flood risk assessment in Accra, Chana, Journal of Spatial Hydrology, Vol.2, No.1 PratoT., Shi H., Rhew R., Brusven M., 1989: Soil erosion and nonpoint-source pollution control in an Idaho watershed. Journal-of-Soil-and-Water- Conservation (4), pp Pistocchi A., Mazzoli P., 2002: Use of HEC-RAS and HEC-HMS models with ArcView for hydrologic risk management. International Environmental Modeling ans Software Society iemss. Integrated Assesment and Decision Support. Proceedeeing of the 1 st Biennial Meeting of the iemss. Australia Perry G., 2005: Teach your self visual basic in 24 hours, Greg Wiegand Sams Publishing, USA Petras J., Kusplilic N., Kunstek D., 2005: Some experience of the prediction of suspended sediment concentrations and fluxes in Croatia. Proceddings of symposium SI held during the Sevnth IAHS Scientific Assembly at Foz do Igacu, Brazil. IAHS Publication, vol. 292, pp Ralston Bruce, 2004: Developing G.I.S. Solutions with MapObjects and Visual Basic. Onword Press, Canada Steven Holzner, 1998: Visual Basic 6 Black Book, Publisher: The Coriolis Group, ISBN: , Kalifornia Shaban A., Kheir B., Khawlie M. Abdallh C and Awad M., 2005: Hydrological and watershed characteristics of the El-Kabir River, North Lebanon, Lakes & Reservoirs: Research and Management 2005, p

218 Sreenivas K., Venkataratnam L., 2005: A spatially distributed event-based model to predict sediment yield, Journal of Spatial Hydrology, Spring vol.5 no. 1 US Army Corps of Enginners, 1998: Mississippi Basin Modeling System Development and Application Vende J., Poesen J., 2005: Predicting soil erosion and sediment yield at the basin scale: Scale issues and semi-quantitative models. Earth-Science Reviews, 71, p Way D., 1978: Terrain Analysis. Mc-Graw-Hill, New York Wang J., Endreny T., Hassett. 2005: A flexible modeling package for topographically base watershed hydrology. Jounral of Hydrology, 314, p Wisler C., Brater E., 1959: Hydrology. John Wiley & Sons, New York Smith R., Goodrich D, Quinton J., 1995: Dynamic, distributed simulation of watershed erosion: The KINEROS2 and EUROSEM models, Journal of Soil and Water Conservation, 50(5): Wms, 1999: Watershed Modeling System v6.0, Reference Manual, Brigham Young University Environmetal Modeling Research Laboratory, Utah, U.S.A. Αραμπατζής Γ., 2000: Ανάλυση επενδύσεων στη δασοπονία σε εθνικό επίπεδο: Η περίπτωση των δασικών φυτειών του νομού Πέλλας. Διδακτορική Διατριβή Βογιατζής Μ., Αρβανίτης Λ., 1997: «Διαχείριση δασών πολλαπλών χρήσεων με την ενσωμάτωση μοντέλου μαθηματικής αριστοποίησης και Γεωγραφικών Συστημάτων Πληροφοριών.» ΕΘΙΑΓΕ πρακτικά συνεδρίου: «Χρήση και αξιολόγηση των Γεωγραφικών Συστημάτων Πληροφοριών στη Δασοπονία», Θεσσαλονίκη Βουδούρης Κ., Αντωνάκος Α., Κουμαντάκης Ι. 2005: Συμβολή στην Εκτίμηση του Υδατικού Δυναμικού της Λεκάνης του Ασωπού Ποταμού του Νομού Κορινθίας. 5 Εθνικό Συνέδριο της Ε.Ε.Δ.Υ.Π., 6-9 Απριλίου 2005, Ξάνθη. Γεωγραφική Υπηρεσία Στρατού (Γ.Υ.Σ.): Τοπογραφικοί χάρτες περιοχής έρευνας κλίμακας 1: Γιαννόπουλος Σ., Εισαγωγή μεθόδων G.I.S. και φωτογραμμετρίας σε θέματα διαχείρισης υδατικών πόρων, Μεταπτυχιακές σημειώσεις, Τ.Α.Τ.Μ./ Α.Π.Θ. Γιαννόπουλος Σ., Κατσή Α., Παπαμιχαήλ Δ., Τζιμόπουλος Χ., 2005: Προσδιορισμός των Γεωμορφολογικών Χαρακτηριστικών της Λεκάνης του Πορταϊκού 218

219 Ποταμού με το Λογισμικό WMS, 5 Εθνικό Συνέδριο της Ε.Ε.Δ.Υ.Π., 6-9 Απριλίου 2005, Ξάνθη. ΔΕΗ, 1980: Ισουετής καµπύλες της Ελλάδος, για τη χρονική περίοδο , Αθήνα. Δημόπουλος, Γ. 1983: Εφαρμοσμένη Γεωλογία. Τόμ.1, Υδρογεωλογία, ΑΠΘ, Θεσσαλονίκη, 428 σελ. Εμμανουλούδης Δ., Φιλιππίδης Ε., 1997α: Συγκριτική ανάλυση μεθόδων υπολογισμού μορφομετρικών χαρακτηριστικών λεκανών απορροής χειμαρρικών ρευμάτων. Πρακτικά 7ου Πανελλήνιου Συνεδρίου Ελληνικής Υδροτεχνικής Εταιρίας. Σελίδες Εμμανουλούδης Δ., Φιλιππίδης Ε., Τάκος Ι., Τσιούκας Α., Μανταβέλλας Α. 2002: Αποκατάσταση αισθητικού υδρόβιου δάσους Αππολλωνίας με άρδευση από εξωχειμάρρικες δεξαμενές υδρομάστευσης. 10 ο Πανελλήνιο Δασολογικό συνέδριο, Τρίπολη, Μαίου. Εμμανουλούδης Δ., Χρήστου Π., Φιλιππίδης Ε., 2003: Quantitative estimation of degradation in the Aliakmon river basin using G.I.S.. In: De Boer, D., Froehlich, W., Mizuyama, T., Pietroniro, A. (Eds.), Erosion Prediction in Ungauged Basins: Integrating Methods and Techniques. IAHS Publication, vol. 279, pp ΕΣΥΕ, 2001: Πραγματικός πληθυσμός. Νομοί, δήμοι, κοινότητες, δημοτικά και κοινοτικά διαμερίσματα και οικισμοί, Απογραφή. Ινστιτούτο Γεωλογικών και Μεταλλευτικών Ερευνών (Ι.Γ.Μ.Ε.), 1978: Γεωλογικοί χάρτες περιοχής έρευνας κλίμακας 1: Καλλέργης, Γ. 1986: Εφαρμοσμένη υδρογεωλογία, Αθήνα. Καλφούντζος Δ., Αλεξίου Ι., Κωστόπουλος Σ., Ζαβάκος Γ., Σούλιος., Γκούμας Κ., Βύρδας Π. 2005: Διαχείριση Υδατικών Πόρων Υδρολογικής Λεκάνης του Άνω Ρου του Ποταμού Ενιππέα Φαρσάλων, 5 Εθνικό Συνέδριο της Ε.Ε.Δ.Υ.Π., 6-9 Απριλίου Ξάνθη. Καμπράγκου Ε. και Μυλόπουλος Γ., 2005: Συμβολή των G.I.S. στη Διαχείριση της Λεκάνης του Νέστου, 5 Εθνικό Συνέδριο της Ε.Ε.Δ.Υ.Π., 6-9 Απριλίου Ξάνθη. Καρτέρης Μ, 1995,1996: Τηλεπισκόπηση φυσικών πόρων και γεωγραφικά συστήματα πληροφοριών. (Πανεπιστημιακές παραδόσεις Τόμος Ι Θεσσαλονίκη). Κοιν. Οδηγία 2000/60/ΕΕ (L 327/ ): Θέσπιση πλαισίου κοινοτικής δράσης στον τομέα της πολιτικής των υδάτων. 219

220 Κοιν. Οδηγία 2001/77/EΕ (L283/ ): "Για την παραγωγή της ηλεκτρικής ενέργειας που παράγεται από ανανεώσιμες πηγές στην εσωτερική αγορά ηλεκτρικής ενέργειας" Κούνιας, Σ. 1979: Σημειώσεις Στατιστικής Βιοστατιστικής, Θεσσαλονίκη Κωτούλας Δ, 1969: Οι χείμαρροι της Βορείου Ελλάδος, ταξινόμησης αυτών εις τύπους αρχαι διευθετήσεως των. Διατριβή επί υφηγεσία. Θεσσαλονίκη Κωτούλας Δ., 1972: Oι χείμαρροι της περιοχής Βερμίου Πιερίων. Ταξινόμηση διευθέτηση. Θεσσαλονίκη. Κωτούλας, 1986: Μαθήματα Γενικής Υδρολογίας και Υδραυλικής, ΑΠΘ Κωτούλας Δ., 2001: Διευθετήσεις χειμαρρικών ρευμάτων. Μέρος Ι. Θεσσαλονίκη Κωτούλας Δ., 2001β: Διευθετήσεις χειμαρρικών ρευμάτων. Μέρος ΙΙ Θεσσαλονίκη Λατινόπουλος Π., Θεοδοσίου Ν., Ξεφτέρης Α., Μάλλιος Ζ., Παπαγεωργίου Α., Φωτοπούλου Ε. 2005: Ολοκληρωμένη Διαχείριση Υδατικών Πόρων σε Λεκάνες του Νομού Χαλκιδικής, 5 Εθνικό Συνέδριο της Ε.Ε.Δ.Υ.Π., 6-9 Απριλίου 2005, Ξάνθη. Μαυρουδής Γ., Πανώρας Γ., Χατζηγιαννάκης Λ., 1993: Διαρροές διωρύγων μεταφοράς αρδευτικού νερού. Γεωπονικά, 344, σελ Μάρης Φ., 2000: Το χειμαρρικό περιβάλλον των φυσικών λιμνών της Ελλάδας, Διδακτορική Διατριβή. Μυρωνίδης Δ., 2001: Εκτίμηση του κινδύνου διάβρωσης και της στερεομεταφοράς στις λεκάνες απορροής και στις κοίτες των χειμαρρικών ρευμάτων με την χρήση των Γεωγραφικών Συστημάτων Πληροφοριών (G.I.S.), Μεταπτυχιακή Διατριβή. Μουρατίδης Η., 2005: Συμβολή των Γεωγραφικών Συστημάτων Πληροφοριών (G.I.S.) στη Διαχείριση των Υδατικών Πόρων της Υδρολογικής λεκάνης του Γρεβενίτη ποταμού Νομού Γρεβενών. Διδακτορική Διατριβή. Μπαθρέλος Γ., 2005: Διαχείριση και ορθολογική χρήση η λύση στο πρόβλημα του ελλείματος υδάτινων αποθεμάτων. Υδροοικονομία. Τεύχος 37, Οκτώβριος 2005, σελ Ντάφης Σ., 1976: Ταξινόμηση της Δασικής Βλάστησης της Ελλάδας. Υπουργείο Γεωργίας. Αυτοτελείς Εκδόσεις, Αριθ. 36. Αθήνα. ΟΗΕ, 2000: Geo Environment 2000, Comprehensive Assessment of Freshwater Resources of the World 220

221 Παπαμιχαήλ Δ. και Τερζίδης Γ., 1996: Διαχείριση των υδατικών πόρων της υδρολογικής λεκάνης της Αλμωπίας, Ημερίδα, 22 Μαρτίου 1996, Έδεσσα. ΡΑΕ 2005: Άδειες παραγωγής μικρών υδροηλεκτρικών σταθμών παραγωγής ενέργειες, Αρχείο Θετικών Γνωμοδοτήσεων Σαπουντζής Μ., 2000: Η χειμαρρικότητα των περιοχών Σιδηροκάστρου και Σερρών και η αποτελεσματικότητα της λειτουργίας των εφαρμοσθένων συστημάτων διευθέτησης. Διδακτορική Διατριβή Σοπιάδης Δ., 2001: Η υδρονομία του Γαλλικού Ποταμού. Διδακτορική Διατριβή. Σόντρας Ι. και Παπαδόπουλος., 1996: Υδατικό δυναμικό Ν. Πέλλας και σύστημα ορθολογικής διαχείρισης των υδατικών πόρων, Ημερίδα Υδατικοί πόροι νομού Πέλλας Διαχείριση Προβλήματα Προοπτικές, Έδεσσα. Σούλιος, Γ. 1981: Γενική Υδρογεωλογία, Τόμος 1, Εκδ. University Studio Press, Θεσσαλονίκη. Στεφανίδης Π, 1990: Μορφομετρική και Υδρογραφική συγκρότηση των χειμαρρικών τύπων στον χώρο της Β. Ελλάδας. Διδακτορική Διατριβή. Επιστημονική Επετηρίδα του Τμήματος Δασολογίας και Φυσικού Περιβάλλοντος. Παράρτημα Αριθμ. 6 του ΛΒ τόμου. Θεσσαλονίκη. Στεφανίδης Π., 2004: Διευθετήσεις χειμαρρικών ρευμάτων. Πανεπιστημικές Παραδόσεις. Μέρος Ι. Θεσσαλονίκη Στεφανίδης Π., Μυρωνίδης Δ., 2006: The cause and mechanism of Gourass stream Mud flow, in Epirus (W. Greece). First International Conference on Monitoring, Simulation, Prevention and Remediation of Dense and Debris Flows. Ρόδος σελ ΥΠ.ΕΜ, 1967: Έκθεση γενικής αναγνώρισης χειμάρρων λεκανοπεδίου Αλμωπίας Φασούλας Α., 1964: Στοιχεία Πειραματικής Στατιστικής, Θεσ/νίκη Φλόκας Α., 1992: Μαθήματα Μετεωρολογίας και Κλιματολογίας. Θεσσαλονική 221

222 ΠΕΡΙΛΗΨΗ Η παρούσα διατριβή αποσκοπεί στην ανάπτυξη ενός Γεωγραφικού Συστήματος Πληροφοριών σε επίπεδο λεκάνης απορροής ποταμού ή χειμάρρου το οποίο θα συμβάλλει στην ορθολογικότερη διαχείριση των λεκανών απορροής παρέχοντας μια σειρά από G.I.S. εργαλεία τα οποία μας βοηθούν να κατανοήσουμε το χειμαρρικό περιβάλλον αποτελώντας ένα πολύτιμο σύμβουλο στην διαδικασία λήψης αποφάσεων. Παραμετροποιώντας το γραφικό περιβάλλον του ArcG.I.S. δημιουργήσαμε G.I.S.-Εργαλεία και κουμπιά εντολών με την χρήση της Visual Basic και των ArcObjects τα οποία καλύπτουν τους σκοπούς της έρευνας. Σχηματίστηκε πτυσσόμενο μενού αποτελούμενο από τρία μέρη (ΠΡΟΒΟΛΗ, ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΕΣ και ΑΝΑΛΥΣΕΙΣ) στα επιμέρους τμήματα του οποίου τοποθετήθηκαν οι φόρμες και οι υπορουτίνες λογισμικού οι οποίες διαχειρίζονται τις παραμέτρους των λεκανών απορροής προσφέροντας ολοκληρωμένη γνώση του χειμαρρικού περιβάλλοντος των λεκανών απορροής. Αναπτύχθηκαν εργαλεία τα οποία δημιουργούν αυτοματοποιημένα θεματικούς χάρτες, προσδιορίζουν με ακρίβεια και ταχύτητα τα γεωμορφολογικά χαρακτηριστικά, το χεμαρρικό περιβάλλον και τον χειμαρρικό τύπο, κατασκευάζουν το ομβροθερμικό διάγραμμα, προσδιορίσουν τον συντελεστή απορροής, την μέγιστη αναμενόμενη υδατοπαροχή, την παροχή μιας συγκεκριμένης διατομής, την υποβάθμιση και την στερεομεταφορά. Τα G.I.S. εργαλεία τα οποία αναπτύχθηκαν προσφέρουν την πληροφορία τόσο σε επίπεδο μεμονωμένων λεκανών απορροής όσο και για το σύνολο των λεκανών απορροής μιας περιοχής. Χρησιμοποιώντας τα επίπεδα των λεκανών απορροής, του υδρογραφικού δικτύου και των ισοϋψών προσδιορίστηκαν με ακρίβεια και ταχύτητα τα μορφομετρικά και υδρογραφικά χαρακτηριστικά με την χρήση της εφαρμογής. Είναι η πρώτη φορά κατά την οποία εφαρμογή των Γεωγραφικών Συστημάτων Πληροφοριών (G.I.S.) προσδιορίζει το σύνολο των μορφομετρικών και υδρογραφικών χαρακτηριστικών. Από την εφαρμογή αυτή καταδείχθηκε ότι το κύριο μορφολογικό γνώρισμα των λεκανών απορροής της περιοχής έρευνας αποτελούν οι ισχυρές κλίσεις. Για τον υπολογισμό της μέσης κλίσης της κεντρικής κοίτης για την οποία αναπτύχθηκε νέα μέθοδος προσδιορισμού της κατά την οποία μετατρέπονται τα ρέματα, σε τρισδιάστατες γραμμές, χρησιμοποιώντας το ψηφιακό μοντέλο εδάφους, ενώ G.I.S.-εργαλείο με βάση τις συντεταγμένες αρχής και 222

223 τέλους κάθε ευθύγραμμου τμήματος υπολογίζει την υψομετρική διαφορά μεταξύ των δυο σημείων ως διαφορά των συντεταγμένων z και την κλίση ι ως επί τοις εκατό διαφορά του υψομέτρου μιας ευθείας προς το μήκος της ευθείας. Σ ότι αφορά τα ποιοτικά υδρογραφικά χαρακτηριστικά, για την μορφή των λεκανών απορροής ακολουθήθηκε η κατάταξη κατά Gavrilovic ενώ σ ότι αφορά τα υδρογραφικά δίκτυα των ορεινών λεκανών απορροής της περιοχής έρευνας απαντώνται μόνο δυο μορφές υδρογραφικών δικτύων: η δενδριτική μορφή και η σύνθετη παράλληλη και δενδριτική μορφή. Στο πλαίσιο της διατριβής αναλύθηκαν οι φυσικοί παράγοντες που προσδιορίζουν το χεμαρρικό δυναμικό ή περιβάλλον της περιοχής έρευνας με την ανάπτυξη G.I.S.-εργαλείων τόσο για το σύνολο της περιοχής όσο και για μεμονωμένες λεκάνες απορροής. Με την χρήση των εργαλείων προέκυψε ότι το σημαντικότερο μέρος των λεκανών απορροής αναπτύσσεται στην ζώνη ημιορεινή και ορεινή ζώνη με μεγάλα μέσα ετήσια ύψη βροχής και ανομοιόμορφη κατανομή των κατακρημνισμάτων ενώ η δασοκάλυψη των λεκανών απορροής είναι σημαντική. Επίσης από την έρευνα των χειμαρρικών πετρολογικών σχηματισμών διαπιστώθηκε ότι οι Σχιστολιθικός, Ασβεστολιθικός και Νεογενής σχηματισμοί παρουσιάζουν μια ομοιόμορφη κατανομή με ποσοστό γύρω στο 25% και συνολικά καλύπτουν το 80,4% των λεκανών απορροής ενώ ο Προσχωσιγενής καταλαμβάνει την πεδινή περιοχή. Μετά από τον προσδιορισμό των βασικών φυσικών παραγόντων χειμαρρικότητας, υπορουτίνα του προγράμματος παρέχει την δυνατότητα καθορισμού του χειμαρρικού δυναμικού με την ταξινόμηση των χείμαρρων της περιοχής έρευνας σε χειμαρρικούς τύπους. Από την εκτέλεση της εφαρμογής προέκυψε ότι τρία χειμαρρικά ρέματα είναι αμιγή και ανήκουν στον ασβεστολιθικό σχηματισμό ενώ τα υπόλοιπα είναι μικτά χειμαρρικά ρέματα από τα οποία ένα ανήκει στον χειμαρρικό τύπο SF, από δυο ανήκουν στους χειμαρρικούς τύπους KSM, KS και KFS, ενώ από τρία εμφανίζουν τους χειμαρρικούς τύπους KSG και SGM. Για την εύρεση του συντελεστή απορροής αναπτύχθηκε εργαλείο το οποίο χρησιμοποιεί την κατανομή των χρήσεων γης αναθέτοντας επιμέρους συντελεστές απορροής ανά κατηγορία χρήσεως γης. Ακολούθως, ο συντελεστής προκύπτει ως σταθμισμένος μέσος όρος των επιμέρους συντελεστών απορροής. Ο υπολογισμός της μέγιστης αναμενόμενης υδατοπαροχής γίνεται με την εκτέλεση ρουτίνας λογισμικού ή οποία με την βοήθεια εμπειρικών και αναλυτικών τύπων προσδιορίζει την μέγιστη αναμενόμενη υδατοπαροχή ως τον αριθμητικό μέσο όρo όλων, ή μέρος των σχετικών τύπων χρησιμοποιώντας τα επίπεδα των λεκανών 223

224 απορροής και των χρήσεων γης. Ωστόσο, ο υπολογισμός της παροχής μιας διατομής μετά την πάροδο πλημμυρικής παροχής πραγματοποιείται με την εκτέλεση ανεξάρτητης εφαρμογής της Visual Basic, η οποία σχεδιάζει την διατομή με βάση τα δεδομένα υπαίθρου και αφού καθορισθεί το βάθος ροής και η κλίση της κοίτης, εφαρμόζοντας τον τύπο των Manning Strickler. Όσον αφορά τον προσδιορισμό της μέγιστης αναμενόμενης στερεοπαροχής αυτός πραγματοποιήθηκε με την βοήθεια του τύπου των Stiny-Herheullidze και την ανάπτυξη σχετικού G.I.S. εργαλείο το οποίο λαμβάνοντας υπόψη του το μέγεθος της υδατοπαροχής των λεκανών απορροής, το επί τις εκατό βάρος των στερεών υλικών για ορισμένη κλίση, τον βαθμό χειμαρρικότητας της ορεινής λεκάνης και το ειδικό βάρος ενός κυβικού μεταφερόμενων στερεών υλικών προσδιορίζει την μέγιστη αναμενόμενη στερεοπαροχή. Η αναγνώριση των περιοχών που κινδυνεύουν από διάβρωση πραγματοποιήθηκε με την βοήθεια του μοντέλου του Gavrilovic. Αναπτύχθηκε G.I.S.- εργαλείο το οποίο λαμβάνοντας υπόψη του το εμβαδό της λεκάνης απορροής, την μέση ετήσια θερμοκρασία, το μέσο ετήσιο ύψος βροχής, την μορφή του φυτοκαλύμματος, το είδος του πετρώματος, το είδος και τον βαθμό διάβρωσης των λεκανών, υπολογίζει την μέση ετήσια διάβρωση της λεκάνης απορροής. Ο υπολογισμός της μέσης ετήσιας βροχόπτωσης καθώς και της μέσης ετήσιας θερμοκρασίας πραγματοποιήθηκε με την εφαρμογή των σχέσεων υπερθαλάσσιου ύψους βροχόπτωσης και υπερθαλάσσιου ύψους θερμοκρασίας στο ψηφιακό μοντέλο εδάφους, την εξαγωγή των αντίστοιχων ισοϋετών και ισοθερμών καμπύλων και την εφαρμογή της μεθόδου των ισοϋετών. Επιπλέον, το μέγεθος του μέγιστου φορτίου φερτών υλών το οποίο μπορεί να αποτεθεί στον κώνο πρόσχωσης λόγω στερεομεταφοράς μετά από έκτακτο πλημμυρικό γεγονός προσδιορίζεται με τον τύπο του Kronfellner Kraüss με την ανάπτυξη G.I.S.-εργαλείου το οποίο λαμβάνοντας υπόψη του το εμβαδό της λεκάνης απορροής, την μέση κλίση της κοίτης και τον συντελεστή χειμαρρικότητας προσδιορίζει το μέγιστο φορτίο φερτών υλών. Είναι η πρώτη φορά που το μοντέλο διάβρωσης του Gavrilovic και το μοντέλο Kronfellner Kraus για τον υπολογισμό του δυνατού μέγιστου φορτίου φερτών υλών μετά από ένα έκτακτο πλημμυρικό ενσωματώνεται σε μια εφαρμογή ενός Γεωγραφικού Συστήματος Πληροφοριών. Επίσης καταγράφηκαν τα έργα αντιχειμαρρικής προστασίας καθώς και τα έργα αξιοποίησης υδάτινων πόρων και καταδείχθηκαν τα κυριότερα προβλήματα της 224

225 περιοχής έρευνας τα οποία είναι τα φαινόμενα λειψυδρίας τα οποία εμφανίζονται τους καλοκαιρινούς μήνες και η ανάγκη διευθετήσεις του χειμάρρου της Όρμας ο οποίος σχηματίζει χειμαρρόλαβες. Για την αποτελεσματική αντιμετώπιση των φαινόμενων λειψυδρίας προτάθηκε η υιοθέτηση δέσμης μέτρων τα οποία κινούνται στην κατεύθυνση της μείωσης των απωλειών και αξιοποίησης των χειμερινών απορροών ενώ για την διευθέτηση του χειμάρρου της Όρμας προτάθηκε κατάλληλο σύστημα διευθέτησης. Τέλος με βάση τα δεδομένα της εφαρμογής προτάθηκε η ίδρυση νέων υδροηλεκτρικών έργων στους χειμάρρους του Πάϊκου, ενώ διαπιστώθηκε η ύπαρξη κατάλληλων γεωμορφολογικών συνθηκών για την ίδρυση φραγμάτων ταμίευσης νερού στα χειμαρρικά ρέματα Μυρόρρεμα, Σωσίτσα και ιδίως του Μελισσότοπου. Το γενικό συμπέρασμα που προκύπτει είναι ότι τα G.I.S.-εργαλείων τα οποία αναπτύχθηκαν για τους σκοπούς της ολοκλήρωση της παρούσης έρευνας μας βοηθούν να κατανοήσουμε βαθύτερα το χειμαρρικό περιβάλλον και αποτελούν πολύτιμο σύμβουλο στην διαδικασία λήψης αποφάσεων στα χέρια ενός διαχειριστή ειδικού σε θέματα υδατικών πόρων. 225

226 SUMMARY The present thesis is aiming at the development of a Geographical Information System that will concern the watershed area of a river or a torrent. This system will contribute to the most rational management of the watershed areas by providing a set of G.I.S. tools, which can help us comprehend the torrential environment and thus being a valuable adviser in the decision-making procedure. Initially, a set of G.I.S. tools and command buttons was created by setting parameters in the ArcG.I.S. interface and by using Visual Basic and MapObjects so as to cover the objectives of the research. A menu was formed consisting of three major parts (Projection, Elaborations and Analysis), which are subdivided into sections where the forms and the software subroutines are set. The later offer an integrated knowledge of the torrential environment of the watershed areas through the proper management of the watershed parameters. Furthermore, tools were developed that are able to create thematic maps automatically, define the geomorphological features, the torrential type and environment accurately and rapidly, draw up the mean monthly temperature and precipitacion diagram and determine the flow coefficient, the highest expected water supply, the supply through a certain cross-section, the degradation and the sediment discharge. The G.I.S. tools that were developed can offer information not only for each watershed area but also for the whole of them regarding a research area. The morphometric and hydrographical features were accurately and rapidly determined by implementing the levels of the watershed areas, drainage network and elevation contour in the above-mentioned application. It is the first time that all the morphometric and hydrographical features can be determined by using a Geographical Information System application. This application revealed that the major morphological features of the watersheds in a research area are the powerful prevailing slopes on the gradients and the riverbed. Moreover, an innovative method was developed for the calculation of the mean slope of the central riverbed through which the streams are transformed into three-dimensional lines by using the digital soil model. Additionally, a G.I.S. tool based on the coordinates of the starting and ending point of each line is calculating not only the altitudinal difference between the two points as a difference of the z coordinates but also the slope as a percent of elevation difference and segment length. 226

227 The Gavrilovic classification was followed in what concerns the qualitative hydrographical features regarding the watersheds pattern. It should be mentioned that only two patterns of drainage networks were found regarding the mountainous watersheds of the research area: dendritic form and complex parallel dendritic form. During this research, the natural factors that determine the torrential potential or environment of the research area were analysed through the development of G.I.S. tools not only for each watershed area but also for the whole of them regarding the research area. As a result of the implementation of these tools, it was shown that the greater part of the watershed areas is developed in the semi-mountainous and mountainous zones that are characterized by high annual mean rainfalls and not uniform precipitation distribution, while there is significant forest coverage of the watersheds. Furthermore, the research of the torrential petrographical formations revealed that schistolithic, limestone and sedimentary rocks present a uniform distribution of nearly 25% each and they totally cover the 82.6% of the watershed areas. After all the basic natural torrential factors are determined, a subroutine of the program provides the possibility of assessing the torrential potential by classifying the torrents of the research area into torrential types. The implementation of this application showed that three torrential streams are unmixed belonging to the limestone formation, while the rest are mixed torrential streams from which one belongs to the torrential type SF, two belong to the torrential types KSM, KS and KFS, and three belong to the torrential types KSG and SGM. The tool, which was developed in order to assess the flow coefficient, uses the land uses distribution so as to set a certain flow coefficient for each land use category and thus, the flow coefficient will result as the mean coefficient of all land use categories. The determination of the highest expected water flow can be achieved by running a software subroutine which by the use of empirical and analytical types determine the maximum water discharge as a mean of all, or part of the types by using the watershed and land use layers. However, running an independent Visual Basic application can calculate the flow from a certain cross-section after the passing of the flood. This application draws the cross-section according to the landscape data, defines the flow depth and the riverbed s slope and finally assesses the flow by implementing the Manning Strickler equation. In what concerns the determination of the highest expected sediment discharge, it was realized by using the Stiny-Herheullidze equation and by developing a relevant 227

228 G.I.S. tool. The latter uses the water flow size in the research area, the weight percentage of the solid materials for a certain slope, the torrential degree of the mountainous watershed and the specific gravity of one cube of solid transferred materials in order to assess the highest expected sediment discharge. The recognition of the areas that are in danger of erosion was fulfilled by developing a G.I.S. tool that uses the watershed area size, the mean annual temperature, the mean annual rainfall, the pattern of plant cover, the kind of rock and the form and degree of erosion in the watersheds so as to assess the mean annual watershed erosion. Additionally, if a sudden flood takes place, the size of the maximum debris materials that is deposited in the aggregation cone due to sediment discharge is calculated by implementing the Kronfellner Kraüss equation and by developing a G.I.S.-tool that uses the area of the watershed, the mean inclination of the riverbed and the torrential coefficient. It is actually the first time that when a sudden flood takes place, the Gavrilovic erosion model and the Kronfellner Kraus model for the determination of the maximum debris materials are embodied into a Geographical Information System application. Moreover, the torrential protection works and the tasks regarding the exploitation of the water sources were recorded. This resulted to the demonstration of the major problems characterizing the research area, which are mainly the water shortage appearing during the summer months and the need to make settlements in the Orma s torrent that is creating mud stream. The adoption of certain measures that is consistent with the exploitation and the reduction of losses of the winter overflows was proposed so as to deal efficiently with the water shortage phenomena, while a settlement system was suggested for the Orma s torrent. Finally, according to the application data, the establishment of new hydroelectric projects in the Paiko torrents was recommended. Furthermore, it was ascertained that the existing geomorphological conditions are in favour of creating reservoir in the torrential currents of Mirorema, Sositsa and especially Melissotopoυ. The general conclusion coming out of this thesis is that the G.I.S.-tools, that were developed in order to fulfil the goals of the present research, can help us comprehend the torrential environment and thus being a valuable adviser of an expert in the decision-making procedure regarding the water sources. 228

229 ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ Ι: Οδηγίες χρήσης της εφαρμογής GRHydro ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ ΙΙ: Δημιουργία φόρμας Ζούμ σε κλίμακα ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ ΙΙΙ: Δημιουργία Μακροεντολής 229

230 ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ Ι ΟΔΗΓΙΕΣ ΧΡΗΣΗΣ ΤΗΣ ΕΦΑΡΜΟΓΗΣ GRHydro Α) ΠΡΟΚΑΤΑΡΚΤΙΚΕΣ ΕΝΕΡΓΕΙΕΣ 1) Δημιουργία φακέλου στον σκληρό δίσκο του Η/Υ σύμφωνα με το project μας (π.χ. Thassos) στον οποίο αντιγράφουμε όλα τα αρχεία που εμπεριέχονται στον φάκελο GRhydro του παρόντος CD-ROM. Το όνομα του φακέλου είναι καλύτερο να είναι στα Αγγλικά ενώ δεν πρέπει να περιέχει κενά ή σύμβολα. 2) Εκτέλεση του αρχείου ΟWC10.bat το οποίο υπάρχει μέσα στο φάκελο ΟWC. To αρχείο αυτό περιλαμβάνει σημαντικό μέρος των δυνατοτήτων του Excel μέσα στο περιβάλλον του ArcG.I.S. και είναι απαραίτητη η εκτέλεση του για την σωστή λειτουργία της εφαρμογής. 3) Στον φάκελο GRhydro υπάρχει η geodatabase (γεωβάση) Mapdata.mdb στην οποία θα πρέπει να προσθέσουμε τα ψηφιοποιημένα επίπεδα (Layer) του υποβάθρου και των θεματικών χαρτών. Τα επίπεδα μπορούν να ονομάζονται με οποιοδήποτε τρόπο μέσα στην γεωβάση. 4) Στην εφαρμογή GRhydro.mxd η οποία είναι κενή μπορούμε να προσθέσουμε τα ψηφιοποιημένα Layer που έχουμε εισάγει στην γεωβάση. Θα πρέπει να δοθεί ιδιαίτερη προσοχή στην ονοματολογία καθώς το πρόγραμμα διακρίνει τα πεζά από τα κεφαλαία (case senstivity) και την ύπαρξη τόνων. Η ορθή ονοματολογία των επιπέδων καθώς και τα απαραίτητα πεδία στον πίνακα των ιδιοτήτων των Layer παρουσιάζονται στον ακόλουθο πίνακα 1. Πίνακας 1: Ορθή ονοματολογία επιπέδων και απαραίτητα πεδία στον πίνακα των ιδιοτήτων των Layer Απαραίτητα πεδία για την εκτέλεση του κώδικα Όνομα Layer Τύπος Όνομα Είδος Περιγραφή Βροχόπτωση (P) Πολυγωνικό P KLEK Shape_Area Numeric String Double Ύψος βροχόπτωσης (mm) Όνομα λεκάνης απορροής Εμβαδό λεκάνης απορροής Γεωλογικοί Πολυγωνικό SXIMATISMI String Όνομα χειμ. πετρ. σχηματισμού 230

231 Όνομα Layer Απαραίτητα πεδία για την εκτέλεση του κώδικα Τύπος Όνομα Είδος Περιγραφή KLEK Shape_Area String Double Όνομα λεκάνης απορροής Εμβαδό λεκάνης απορροής Ετήσια Πολυγωνικό ΤΤ Double Μέση ετήσια θερμοκρασία Θερμοκρασία (T) KLEK String (mm) Shape_Area Double Όνομα λεκάνης απορροής Εμβαδό λεκάνης απορροής Λεκάνες Πολυγωνικό ΚLEK name String String Κωδικός λεκάνης Όνομα λεκάνης απορροής Μετεωρολογικοί σταθμοί Σημειακό Met_id onoma Numeric String Αύξουσα αρίθμηση Όνομα σταθμού Ονόματα Οικισμών Κείμενο Όρια Λεκανών Γραμμικό Ρέματα Γραμμικό Shape_length Class KLEK Slope Double Numeric String NUMERIC Μήκος ρέματος Κατηγορία ρέματος Όνομα λεκάνης απορροής Κλίση ευθύγραμμου τμήματος Τριγωνομετρικά - Σημειακό Kορυφές Υψομετρικές Zώνες Πολυγωνικό UPH KLEK Shape_Area NUMERIC String Double Υψόμετρο ζώνης Όνομα λεκάνης απορροής Εμβαδό λεκάνης απορροής Χειμαρικά χωροδιαστήματα Πολυγωνικό UPH KLEK Shape_Area NUMERIC String Double Υψόμετρο ζώνης Όνομα λεκάνης απορροής Εμβαδό λεκάνης απορροής Χρήσεις Γης Πολυγωνικό Xrisi String Όνομα κατηγορίας χρήσεων KLEK String γης Shape_Area Double Όνομα λεκάνης απορροής Εμβαδό λεκάνης απορροής Χωροσταθμικές (100) Γραμμικό Elev KLEK Shape_length Double String Double Υψόμετρο χωροσταθμικής Όνομα λεκάνης απορροής Εμβαδό λεκάνης απορροής Απαιτείται ιδιαίτερη προσοχή στο θέμα της ονοματολογίας. Για την ορθή ονοματολογία των επιπέδων συνίσταται να ακολουθείται η παρακάτω διαδικασία: 231

232 Να ψηφιοποιηθούν τα απαραίτητα επίπεδα με τα απαραίτητα πεδία στον πίνακα των ιδιοτήτων τους και να εισαχθούν στην γεωβάση. Ανοίγοντας την κενή εφαρμογή GRhydro.mxd να προστεθούν τα αρχεία μορφής *.lyr τα οποία περιέχονται στον φάκελο lyr Για τα αρχεία αυτά να καθορισθεί το data source. Β) ΠΡΟΣΔΙΟΡΙΣΜΟΣ ΤΩΝ ΜΟΡΦΟΜΕΤΡΙΚΩΝ ΚΑΙ ΥΔΡΟΓΡΑΦΙΚΩΝ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΩΝ Γενικά Για τον υπολογισμό των μορφομετρικών και υδρογραφικών χαρακτηριστικών θα πρέπει να έχει προηγηθεί η ψηφιοποίηση των χωροσταθμικών καμπυλών, του υδρογραφικού δικτύου και του υδρογραφικού δικτύου των λεκανών απορροής της περιοχής έρευνας. Προετοιμασία υδρογραφικού δικτύου Μετατρέπουμε τα ρέματα, σε τρισδιάστατες γραμμές με την εντολή, convert feature/ feature to 3d του 3d Αnalyst χρησιμοποιώντας το ψηφιακό μοντέλο εδάφους. Διαχωρίζουμε τα ρέματα σε κεντρική κοίτη και δευτερεύοντα ρέματα χειροκίνητα τοποθετώντας τιμή 1 στο πεδίο Class για την κεντρική κοίτη και τιμή 2 για τα δευτερεύοντα ρέματα Εκτελούμε την εντολή Υπολογισμός κλίσεων στα ρέματα του μενού Επεξεργασίες έτσι ώστε να ενημερωθεί το πεδίο Slope του πίνακα των ιδιοτήτων του επιπέδου με την κλίση κάθε ευθύγραμμου τμήματος Καθορισμός ισοδιάστασης Επιλέγοντας από το μενού Επεξεργασίες την εντολή Καθορισμός ισοδιάστασης η οποία μας προτρέπει να ορίσουμε την ισοδιάσταση των χωροσταθμικών καμπυλών. 232

233 Δημιουργία πολυγωνικού Επιπέδου «Υψομετρικές ζώνες» έπειτα από την διαδικασία επικάλυψης μεταξύ χωροσταθμικών και λεκανών απορροής. 1) Αρχικά γίνεται μια προεργασία όπου ελέγχονται και διορθώνονται ισουψείς καμπυλες έτσι ώστε να υπερκαλύπτουν το όριο τον υδροκρίτη. 2) Από το ArcToolBox εκτελούμαι τη διαδικασία «Feature To Polygon», και παράγουμε το πολυγωνικό επίπεδο TempPoly. 3) Από το ArcToolBox εκτελούμαι : Analysis Tools >> Overlay >> Identity με input τις Χωροσταθμικές και Identity τα πολύγωνα από το TempPoly. Το Αποτέλεσμα θα είναι γραμμικό επίπεδο και το αποθηκεύουμε ως Temp_i.shp 233

234 4) Το επίπεδο που θα δημιουργηθεί θα περιέχει μεταξύ των άλλων ένα πεδίο με την ονομασία FID_TempPo 5) Από τον πίνακα Attributes του Temp_i παράγουμε έναν συγκεντρωτικό πίνακα με κεντρικό πεδίο το FID_TempPo και πεδίο καταμέτρησης με Μέγιστο, Elev που περιέχει το υψόμετρο της κάθε γραμμής. Το αποτέλεσμα θα είναι της μορφής : 5) Επιστρέφουμε στον πίνακα Attributes του TempPoly και διαγράφουμε όλα τα πεδία εκτός από τα δυο πρώτα πεδία : FID ή OBJECTID και Shape που ούτως ή άλλως δεν δίνεται η δυνατότητα διαγραφής. 6) Προσθέτουμε ένα νέο πεδίο UPH ως Double Integer στη συνέχεια κάνουμε Join του επιπέδου TempPoly με τον πίνακα Sum_output και κοινά πεδία FID ή OBJECTID και FID_TempPo αντίστοιχα. 234

235 7) Ανοίγουμε ξανά τον πίνακα των Atributes του TempPoly και κάνουμε των υπολογισμό (TempPoly.UPH = Maximum_Elev) με την επιλογή «Calculate» 8) Τέλος απενεργοποιούμε το σχετικό Join. Υπολογισμός του μέγιστου χειμαρρικού υψομέτρου Επιλέγοντας από το μενού Επεξεργασίες/μέγιστο χειμαρρικό υψόμετρο εμφανίζεται φόρμα η οποία μας προτρέπει να επιλέξουμε τα πολύγωνα τα οποία επιθυμούμε να συμπεριληφθούν στον υπολογισμό του μέγιστου χειμαρρικού υψομέτρου. Το μέγιστο χειμαρριικό υψόμετρο είναι υψόμετρο εκείνης της χωροσταθμικής που αποκόπτει τμήμα της λεκάνης ίσο με το 3-5% του συνολικού εμβαδού. Επιλέγοντας το πρώτο πολύγωνο εμφανίζεται φόρμα η οποία μας πληροφορεί για το εμβαδό της λεκάνης απορροής και του επιλεγμένου τμήματος καθώς και για το υψόμετρο της χωροσταθμικής. Εφόσον το εμβαδό που αποκόπτει είναι μικρότερο του 3-5% συνεχίζουμε την καταμέτρηση επιλέγοντας και άλλα εμβαδά κρατώντας το πλήκτρο Shift πατημένο, είτε να σταματήσουμε την καταμέτρηση. Σε αυτήν την περίπτωση εμφανίζεται νέα φόρμα η οποία μας ενημερώνει για 235

236 την τιμή του μέγιστου χειμαρρικού υψομέτρου που μπορεί να καταχωρηθεί είτε να πραγματοποιήσουμε έξοδο από την διαδικασία. Δημιουργία επιπρόσθετων πεδίων Επιλέγοντας την εντολή Επεξεργασίες/προετοιμασία επιπέδου λεκανών εμφανίζεται κυλιόμενο πλαίσιο το οποίο μας ενημερώνει για τα διαθέσιμα πολυγωνικά επίπεδα που υπάρχουν ώστε να επιλέξουμε το επίπεδο των λεκανών απορροής. Ακολούθως εάν επιλέξουμε το κουμπί εντολών Εκτέλεση θα δημιουργηθούν στον πίνακα των ιδιοτήτων του θέματος πεδία όπου στην συνέχεια θα αποθηκευτούν τα αποτελέσματα από τον προσδιορισμό των μορφομετρικών και υδρογραφικών χαρακτηριστικών, των μέγιστων αναμενόμενων υδατοπαροχών, οι τιμές της υποβάθμισης και της στερεομεταφοράς, καθώς και όλοι οι απαραίτητοι συντελεστές όπως τους έχουμε καθορίσει. Εκτέλεση Εκτελώντας από το μενού Επεξεργασίες την εντολή Μορφομετρικά και υδρογραφικά χαρακτηριστικά υπολογίζονται αυτά για μια μεμονωμένη λεκάνη, ενώ η αντίστοιχη εντολή του μενού Αναλύσεις τα υπολογίζει για το σύνολο των λεκανών απορροής. Γ) ΠΡΟΣΔΙΟΡΙΣΜΟΣ ΤΟΥ ΧΕΙΜΑΡΡΙΚΟΥ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ (ΔΥΝΑΜΙΚΟΥ) ΚΑΙ ΧΕΙΜΑΡΡΙΚΟΥ ΤΥΠΟΥ Ανάγλυφο Από τα ψηφιοποημένα επίπεδα των υψομετρικών ζωνών σύμφωνα με αυτά που έχουν περιγραφεί προηγουμένως, τότε επιλέγοντας από το μενού ΑΝΑΛΥΣΕΙΣ/Ανάλυση χώρου γίνεται άθροιση των εμβαδών των υψομετρικών ζωνών ανά λεκάνη απορροής και είδος χώρου (πεδινό, λοφώδες, ημιορεινό, ορεινό, πολύ ορεινό). Κλίμα Επιλέγοντας από το μενού ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΕΣ/Ομβροθερμικό διάγραμμα εμφανίζεται φόρμα η οποία μας επιτρέπει να εισάγουμε 236

237 μετεωρολογικά δεδομένα και με βάση τα δεδομένα αυτά υπολογίζονται οι μέσες μηναίας θερμοκρασίες και η μέσες μηναίες βροχόπτωσεις ενώ κατασκευάζεται και το ομβροθερμικό διάγραμμα του επιλεγμένου σταθμού. Επίσης φόρμα παρέχεται η δυνατότητα να επιλέξουμε μετεωρολογικό σταθμό είτε από το πλαίσιο της λίστας με τα ονόματα των σταθμών, είτε απευθείας από το χάρτη ενώ τα υπόλοιπα κουμπιά εντολών είναι απενεργοποιημένα εκτός από το κουμπί της επιστροφής. Για τον σταθμό που επιλέξαμε εμφανίζονται τα μέσα μηναία ύψη βροχής και οι μέσες μηνιαίες θερμοκρασίες. Επίσης μπορούμε να πραγματοποιήσουμε ενημέρωση στις τιμές τόσο των βροχοπτώσεων όσο και των θερμοκρασιών επιλέγοντας αντίστοιχα τα κουμπιά εντολών Ενημέρωση τιμών για βροχόπτωση και Ενημέρωση τιμών για θερμοκρασία. Από τα στοιχεία της μέσης ετήσιας θερμοκρασίας (Τ) και του υπερθαλάσσιου ύψους (Η) δημιουργούμαι εκτός της εφαρμογής εξίσωση της ευθύγραμμης μεταβολής τους. Τ = α + β *(Η) Αντίστοιχη εργασία γίνεται για τον προσδιορισμό της μέσης ετήσιας βροχόπτωσης (P) και του υπερθαλάσσιου ύψους (Η) P = α + β *(Η) Βλάστηση Οι μορφές βλάστησης πρέπει να ομαδοποιηθούν στις κατηγορίες του ακόλουθου πίνακα 2. Πίνακας 2: Ευρύτερες κατηγορίες χρήσεων γης και κωδικοποίηση τους α/α Κατηγορία χρήσεων γης Κωδικός 1. Δάση Δ 2. Μερικώς δασοσκεπείς εκτάσεις ΜΔ 3. Γεωργικές καλλιέργειες ΓΚ 4. Θαμνώνες - Βοσκότοποι ΘΒ 5. Άγονα - Οικισμοί ΑΟ 237

238 Επίσης εκτελώντας από το μενού Επεξεργασίες την εντολή χρήσεις γης υπολογίζονται οι χρήσεις γης μιας μεμονωμένης λεκάνης απορροής, ενώ η αντίστοιχη εντολή του μενού αναλύσεις υπολογίζει τις χρήσεις γης για το σύνολο των λεκανών απορροής. Γεωλογικό υπόθεμα Το γεωλογικό υπόθεμα πρέπει να ομαδοποιηθεί σε χειμαρρικούς πετρολογικούς σχηματισμούς σύμφωνα με τον πίνακα 3. Πίνακας 3: Κατηγορίες χειμαρρικών πετρολογικών σχηματισμών και κωδικοποίηση τους α/α Χειμαρρικός Κωδικός πετρολογικός σχηματισμός 1. Ασβεστολιθικός σχηματισμός K 2. Φλυσχικός σχηματισμός F 3. Σχιστολιθικός σχηματισμός G 4. Νεογενής σχηματισμός S 5. Κρυσταλοπυριγενής σχηματισμός 6. Προσχωσιγενής σχηματισμός A M Εκτελώντας από το μενού Επεξεργασίες την εντολή χειμ. πετρ. σχημ. υπολογίζεται η κατανομή των χειμαρρικών πετρολογικών σχηματισμών μιας μεμονωμένης λεκάνης απορροής, ενώ η αντίστοιχη εντολή του μενού αναλύσεις υπολογίζει την κατανομή των χειμαρρικών πετρολογικών σχηματισμών για το σύνολο των λεκανών απορροής. Χειμαρρικά χωροδιαστήματα Η πληροφορία των χειμαρρικών χωροδιαστήματων μιας λεκάνης απορροής εξάγεται εύκολα επιλέγοντας από το μενού ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΕΣ/Χειμαρρικά χωροδιαστήματα λεκάνης και αφού «επιλέξουμε» μια λεκάνη απορροής, ενώ η αντίστοιχη εντολή του μενού 238

239 αναλύσεις υπολογίζει την κατανομή των χειμαρρικών χωροδιαστήματων για το σύνολο των λεκανών απορροής. Χειμαρρικοί τύποι Επιλέγοντας από το μενού ΑΝΑΛΥΣΕΙΣ/Χειμαρρικών τύπων γίνεται έλεγχος σε ποιο χειμαρρικό χωροδιάστημα ανήκει το μέγιστο χειμαρρικό υψόμετρο της λεκάνης απορροής και υπολογισμός των χειμαρρικών πετρολογικών σχηματισμών με ποσοστό μεγαλύτερο του 15% ανά λεκάνη απορροής επιλέγοντας το κουμπί εντολών «Καταμέτρηση». Η πληροφορία του χειμαρρικού τύπου για μια λεκάνη απορροής μπορεί να εξαχθεί εύκολα επιλέγοντας από το μενού ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΕΣ/Χειμαρρικός τύπος αφού επιλέξουμε μια λεκάνη. Προσδιορισμός συντελεστή απορροής Από το μενού Επεξεργασίες/Υδατοπαροχές Στεροπαροχές στην καρτέλα Müller τμήμα του κώδικα αφορά τον συντελεστή απορροής. Στην συγκεκριμένη καρτέλα αν επιλέξουμε μια λεκάνη απορροής θα εμφανιστούν τα επιμέρους εμβαδά για τις κατηγορίες χρήσεων γης και της λεκάνης απορροής. Τοποθετώντας τιμές στους επιμέρους συντελεστής απορροής υπολογίζεται ο συντελεστής απορροής για την λεκάνη απορροής, ενώ η πληροφορία του συντελεστή απορροής αποθηκεύεται στο Layer Λεκάνες και είναι εύκολο να χρησιμοποιηθεί στην συνέχεια σε υπολογισμούς τύπων οι οποίοι απαιτούν την γνώση του συντελεστή απορροής (Τürazza, Giadotti κλπ.). Προσδιορισμός της μέγιστης αναμενόμενης υδατοπαροχής Για τον υπολογισμό των μέγιστων υδατοπαροχών εάν προηγουμένως έχουμε ψηφιοποιήσει το επίπεδο των λεκανών απορροής Λεκάνες και υπάρχει το πεδίο Shape_Area και το επίπεδο Χρήσεις Γης και υπάρχει το πεδίο XRISI τότε από το μενού ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΕΣ επιλέγοντας το εργαλείο Υδατοπαροχέςστερεοπαροχές μπορούμε να επιλέξουμε οποιαδήποτε λεκάνη επιθυμούμε και να υπολογιστούν οι μέγιστες αναμενόμενες υδατοπαροχές 239

240 Ο υπολογισμός των μέγιστων αναμενόμενων υδατοπαροχών για το σύνολο των λεκανών απορροής πραγματοποιείται επιλέγοντας από το μενού ΑΝΑΛΥΣΕΙΣ/Υδατοπαροχές το κουμπί εντολών «Καταμέτρηση» Προσδιορισμός της στερεομεταφοράς. Ο υπολογισμός των μέγιστων αναμενόμενων στερεοπαροχών για το σύνολο των λεκανών απορροής πραγματοποιείται επιλέγοντας από το μενού ΑΝΑΛΥΣΕΙΣ/Στερεοπαροχές το κουμπί εντολών «Καταμέτρηση» Προσδιορισμός της παροχής μιας συγκεκριμένης διατομής (Μέθοδος των ιχνών απορροής) Η εφαρμογή είναι ανεξάρτητη πλατφόρμας, εκτελέσιμης μορφής (traces.exe) και καλείται είτε μέσα από το περιβάλλον του ArcG.I.S. επιλέγοντας από το μενού ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΕΣ/ΙΧΝΗ ΑΠΟΡΡΟΗΣ είτε ανεξάρτητα χωρίς να εισέλθουμε στο γραφικό περιβάλλον του ArcG.I.S. επιλέγοντας το εκτελέσιμο αρχείο. Ξεκινώντας η εφαρμογή, παρουσιάζεται το γραφικό περιβάλλον της εφαρμογής όπου στον πίνακα εισαγωγής των δεδομένων εισάγονται η απόσταση και κλίση μεταξύ διαδοχικών σημείων στάσεως ξεκινώντας από το αριστερό προς το δεξιό τμήμα τμήμα της διατομής. Όσο εισάγουμε δεδομένα παρατηρούμαι την σχεδίαση στο γραφικό περιβάλλον της διατομής, ενώ οποτεδήποτε επιθυμούμε μπορούμε να διακόψουμε την εισαγωγή των στοιχείων, να αποθηκεύσουμε με κάποιο όνομα την διατομή και να εξέλθουμε από το περιβάλλον της εφαρμογής. Ακολούθως, στα πλαίσια εισαγωγής στοιχείων ορίζουμε τιμές για το μέγιστο βάθος ροής, την κλίση της κεντρικής κοίτης και τον συντελεστή τραχύτητας ενώ με βάση τα παραπάνω δεδομένα παρουσιάζεται σε ενημερωτικά πλαίσια το εμβαδό της διατομής και η παροχή της. Όταν αποθηκεύουμε τη διατομή τα δεδομένα που έχουμε εισάγει καταχωρούνται σε αρχείο μορφής txt το οποίο μπορούμε να το καλούμε από το μενού διατομή για να τροποποιήσουμε την διατομή. 240

241 Κατακρημνίσματα Για τον προσδιορισμό των κατακρημνισμάτων χρησιμοποιήουμε την μέθοδο των ισοϋετών καμπυλών. Το ψηφιακό μοντέλο εδάφους το οποίο δημιουργήθηκε με την χρήση των ισουψών καμπυλών και τριγωνομετρικών σημείων, το μετατρέπουμε σε μορφή κανάβου μεγέθους κελιού 50x50 με την χρήση της εντολής Convert/TIN to Raster της επέκτασης του ArcG.I.S., 3D Analyst ώστε οι λεκάνες απορροής να υποδιαιρεθούν σε όμοια τετράγωνα και κάθε κελί να περιείχεται η πληροφορία του υψομέτρου. Με την βοήθεια της επέκτασης του ArcG.I.S., Spatial Analyst και της εντολής Raster Calculator εφαρμόσαμε για όλα τα κελιά της περιοχής έρευνας την σχέση μεταξύ υπερθαλάσσιου ύψους και βροχόπτωσης (P = a + b*h) η οποία προέκυψε από τα δεδομένα των μετεωρολογικών σταθμών. Εφαρμόζοντας την παραπάνω διαδικασία προκύπτει ένα επίπεδο μορφής κανάβου όπου κάθε κελί έχει την τιμή βροχόπτωσης με βάση την σχέση υπερθαλάσσιου ύψους και βροχόπτωσης. Έχοντας ως υπόβαθρο το παραπάνω επίπεδο με την χρήση της εντολής του Spatial Analyst, Surface Analysis/Contour δημιουργούνται οι ισουετείς καμπύλες (μορφής Shapefile) των λεκανών απορροής αφού ορίσουμε την ισοδιάσταση των ισοϋετών και το μέγεθος της. Στη συνέχεια ακολουθήθηκε διαδικασία επικάλυψης μεταξύ ισοϋετών (overlay procedure) και λεκανών απορροής, χρησιμοποιώντας από την εργαλειοθήκη Data Management Tools το κουμπί εντολών Feature to polygon που έχει ως αποτέλεσμα την κατάτμηση των λεκανών από τις ισουετείς. Στα πολύγωνα που σχηματίζονται, τοποθετούμαι τιμές στο πεδίο P ίσες προς το ήμισυ του αθροίσματος των ισοϋετών που περικλείουν το πολύγωνο. Με αυτόν τον τρόπο δημιουργήθηκαι το Layer με την κατανομή των βροχοπτώσεων για την περιοχή έρευνας και συντάχθηκε ο ανάλογος χάρτης κατανομής βροχοπτώσεων 241

242 Μέση ετήσια θερμοκρασία - Μετατροπή του ψηφιακού μοντέλου εδάφους σε μορφή κανάβου μεγέθους κελιού 50x50, έτσι ώστε οι λεκάνες απορροής να υποδιαιρεθούν σε όμοια τετράγωνα και κάθε κελί να περιείχε την πληροφορία για το υψομέτρου. - Με την βοήθεια της επέκτασης του ArcG.I.S., Spatial Analyst και της εντολής Raster Calculator εφαρμόσαμε για όλα τα κελιά της περιοχής έρευνας την σχέση μεταξύ υπερθαλάσσιου ύψους και θερμοκρασίας (Τ = a +β*η) - Εφαρμόζοντας την παραπάνω διαδικασία προκύπτει ένα επίπεδο μορφής κανάβου όπου κάθε κελί έχει την τιμή θερμοκρασίας με βάση την σχέση υπερθαλάσσιου ύψους και θερμοκρασίας. Έχοντας ως υπόβαθρο το παραπάνω επίπεδο με την χρήση της εντολής του Spatial Analyst, Surface Analysis/Contour δημιουργούνται οι ισοθερμείς καμπύλες της περιοχή έρευνας μορφής Shapefile. - Έπειτα, ακολουθήθηκε διαδικασία επικάλυψης μεταξύ ισοθερμών και λεκανών απορροής, χρησιμοποιώντας από την εργαλειοθήκη Data Management Tools το κουμπί εντολών Feature to polygon που έχει ως αποτέλεσμα την κατάτμηση των λεκανών από τις ισοθερμείς καμπύλες. Στα πολύγωνα που σχηματίζονται, αναθέτουμε τιμές στο πεδίο TT ίσες προς το ήμισυ του αθροίσματος των ισοθερμών που περικλείουν το πολύγωνο. Με αυτόν τον τρόπο δημιουργήθηκε το Layer με την κατανομή των θερμοκρασιών για την περιοχή έρευνας και συντάχθηκε ο ανάλογος χάρτης κατανομής θερμοκρασιών. - Από το μενού Επεξεργασίες\Υδατικό ισοζύγιο εμφανίζεται φόρμα της Visual Basic όπου επιλέγοντας λεκάνη απορροής υπολογίζεται η μέση ετήσια θερμοκρασία των λεκανών απορροής και σε συνάρτηση με την τιμή των μέσων ετήσιων κατακρημνισμάτων υπολογίζεται η πραγματική εξατμισοδιαπνοή για τις λεκάνες απορροής της περιοχής έρευνας σε m 3 /έτος. 242

243 Εκτίμηση κινδύνου διάβρωσης με τον προσδιορισμό της υποβάθμισης στην λεκάνη απορροής Ενσωματώσαμε το μοντέλο του Gavrilovic στα G.I.S.-εργαλεία. Επιλέγοντας από το μενού ΑΝΑΛΥΣΕΙΣ το εργαλείο Ετήσια υποβάθμιση εμφανίζεται η φόρμα υπολογισμού της υποβάθμισης για τις λεκάνες απορροής της περιοχής έρευνας. Επίσης στην ίδια φόρμα είναι υπολογίζεται η μέγιστη ποσότητα φερτών υλών που μπορεί να αποτεθεί στον κώνο πρόσχωσης έπειτα από ένα έκτακτο πλημμυρικό γεγονός σύμφωνα με την μέθοδο του Kronfeller-Kraüss. 243

244 ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ ΙΙ Δημιουργία φόρμας ζουμ σε κλίμακα: Τα τρία (3) κύρια βήματα στην ανάπτυξη της εφαρμογής ήταν: Σχεδιασμός της αλληλεπίδρασης με τον χρήστη Δημιουργώ μια νέα φόρμα στην οποία αρχικά προσθέτω από την εργαλειοθήκη Toolbox ένα Πλαίσιο (Frame) στο οποίο στην συνέχεια προσθέτω 9 κουμπιά επιλογής (Option Button). Το πλαίσιο εισάγεται έτσι ώστε να υπάρχει μόνο ένα κουμπί επιλογής ενεργοποιημένο κάθε φορά. Στην συνέχεια προσθέτω ένα πλαίσιο εισαγωγής κειμένου (TEXT BOX) και τα κουμπιά εντολών Ακύρωση και Εκτέλεση. Ονομάζω τα κουμπιά εντολών ο5000, ο10000, ο20000, ο25000, ο50000, ο75000, ο100000, ο το πλαίσιο εισαγωγής κειμένου UserScale, τα κουμπιά εντολών Cancel και bexecute και την φόρμα αντί για UserForm1 την ονομάζω ZoomScale. Ανάθεση ιδιοτήτων στα στοιχεία ελέγχου Καθορίζω το μέγεθος όλων των χειριστηρίων που προσέθεσα, την θέση και την στοίχιση τους. 244