Προσοµοίωση Ρύπανσης από µη Σηµειακά Νιτρικά Φορτία σε Λεκάνες Απορροής

Ολοκληρωµένη ιαχείριση Υδατικών Πόρων 15 Προσοµοίωση Ρύπανσης από µη Σηµειακά Νιτρικά Φορτία σε Λεκάνες Απορροής Κ. ΖΑΡΝΤΑΒΑ Χ. ΚΙΟΥΡΤΣΙ ΗΣ Ι. ΓΚΑΝΟΥΛΗΣ Μηχανικός Περιβάλλοντος Πολιτικός Μηχανικός Καθηγητής Α.Π.Θ. Περίληψη Το πρόβληµα της ρύπανσης των υδατικών πόρων από µη σηµειακές πηγές ρύπανσης είναι ένα από τα σηµαντικότερα προβλήµατα που πρέπει να αντιµετωπίσει ο άνθρωπος στο άµεσο µέλλον. Η πολυπλοκότητα της φύσης του προβλήµατος δεν επιτρέπει σε µεµονωµένα µέτρα να δώσουν την λύση. Το σηµαντικότερο βήµα για την επίλυση του προβλήµατος αποτελεί η πλήρης κατανόηση του προβλήµατος (αίτιο αποτέλεσµα). Το RIVERTWIN (Regional Model for Integrated Water Management in Twinned River Basins) είναι ένα ερευνητικό πρόγραµµα της Ευρωπαϊκής Κοινότητας στα πλαίσια της Παγκόσµιας Πρωτοβουλίας για το Νερό (Global Water Initiative), που έχει ως στόχο τη δηµιουργία ενός ολοκληρωµένου - ενοποιηµένου µοντέλου για το στρατηγικό σχεδιασµό της διαχείρισης των υδατικών πόρων σε αδελφοποιηµένες λεκάνες απορροής. Το µοντέλο αυτό έχει σα στόχο να βοηθήσει τις αρµόδιες αρχές να εκτιµήσουν τις επιπτώσεις της ρύπανσης από οικονοµική και τεχνολογική άποψη και να λάβουν τα κατάλληλα µέτρα βιώσιµης περιβαλλοντικής διαχείρισης. Η συµµετοχή της ερευνητικής µας οµάδας στο πρόγραµµα RIVERTWIN εστιάζεται στον τοµέα της αριθµητικής προσοµοίωσης της ποιότητας των επιφανειακών νερών κάνοντας χρήση των µοντέλων MONERIS και QUALK Abstract The problem of water pollution from non-point sources is one of the most important problems we will face in the near future. Single measurements cannot give solutions to the complex nature of the environmental water pollution problem. An integrated understanding of the problem focusing on the cause and effect relations could be the first step for resolving the water pollution problem. The "RIVERTWIN" European research project aims to support the goals of the Global Water Initiative by adjusting, testing and implementing an integrated regional model for the strategic planning of water resources management in twinned river basins. The regional model will assist planning authorities and decision makers to assess the impacts of economic and technological development. Our contribution as a team focuses on the modelling of the quality of surface waters by applying the models MONERIS and QUALK. 1. ΕΙΣΑΓΩΓΗ Την τελευταία 3ετία έχει γίνει σηµαντική πρόοδος στον τοµέα της µείωσης της υδατικής ρύπανσης που προκαλείται από σηµειακές πηγές. υστυχώς δεν υπάρχει επαρκής έλεγχος για τη ρύπανση από διάχυτες (diffuse) ή Μη Σηµειακές Πηγές ρύπανσης (ΜΣΠ) (non-point sources). Η γεωργία, η κτηνοτροφία, τα συστήµατα αποχέτευσης, η αστική επιφανειακή απορροή είναι δυναµικές πηγές ρύπανσης από ΜΣΠ. Οι συνήθεις ρυπαντές από ΜΣΠ περιλαµβάνουν ιζήµατα, θρεπτικά συστατικά (nutrients), παθογόνους µικροοργανισµούς, εντοµοκτόνα, ζιζανιοκτόνα, βαρέα µέταλλα και άλλα τοξικά απόβλητα. Στις αναπτυγµένες χώρες υπάρχει µια βαθµιαία στροφή προς τον έλεγχο της ρύπανσης από ΜΣΠ. Η Κεντρική και Ανατολική Ευρώπη χαρακτηρίζονται από τη συνύπαρξη σηµειακών και ΜΣΠ ρύπανσης. Στον αναπτυσσόµενο κόσµο, οι χώρες µε χαµηλό εισόδηµα αντιµετωπίζουν (ή θα αντιµετωπίσουν πολύ σύντοµα) συγχρόνως όλα τα προβλήµατα ρύπανσης γεωργικής, βιοµηχανικής, και αστικής προέλευσης. Γενικά, οι ρυπαντές από ΜΣΠ είναι δύσκολο να αναγνωριστούν και να ποσοτικοποιηθούν µε αποτέλεσµα να είναι σχεδόν αδύνατη η επιβολή ορίων εκροής. Σε αντίθεση µε τις παραδοσιακές σηµειακές πηγές, όπου η επεξεργασία είναι η πιο αποτελεσµατική µέθοδος ελέγχου της ρύπανσης, η µείωση των ΜΣΠ εστιάζεται σε πρακτικές διαχείρισης γεωργικών δραστηριοτήτων και της επιφανειακής απορροής. Ο σχεδιασµός των χρήσεων γης µε περιβαλλοντικό προσανατολισµό, τα καινοτόµα προγράµµατα επίδειξης και η δηµόσια εκπαίδευση και συµµετοχή θεωρούνται σαν η πρώτη γραµµή των προληπτικών µέτρων, που είναι πολύ οικονοµικά και αποτελεσµατικά για την αντιµετώπιση της ρύπανσης από ΜΣΠ. Οι Πρακτικές Βέλτιστης ιαχείρισης (ΠΒ ) συνήθως περιλαµβάνουν µη κατασκευαστικά µέτρα ή µικρά έργα, συνήθως επί τόπου, που είναι αποτελεσµατικά στον έλεγχο της ρύπανσης από ΜΣΠ. Η επιλογή και η εφαρµογή των ΠΒ θα πρέπει να βασίζεται στον τύπο της δραστηριότητας, τη χρήση γης, τις φυσικές συνθήκες, τους ρυπαντές που πρέπει να ληφθούν υπόψη και τις επί τόπου συνθήκες.

16 Η ρύπανση από ΜΣΠ µπορεί να προέρχεται από: (1) διάχυτες εκροές εισερχόµενες στα επιφανειακά νερά µε ασυνεχή τρόπο, που συνδέονται κυρίως µε µετεωρολογικά συµβάντα, () παραγωγή υγρών αποβλήτων από µια εκτεταµένη έκταση γης που µεταφέρεται επιφανειακά ή διηθείται στους υδροφορείς, (3) διάχυτες πηγές ρύπανσης που είναι δύσκολο ή αδύνατον να καταγραφούν στο σηµείο παραγωγής τους. Τα µεγέθη των διάχυτων εκποµπών αποβλήτων συνδέονται µε ορισµένα µη ελεγχόµενα κλιµατολογικά γεγονότα, γεωγραφικές και γεωλογικές συνθήκες και µπορεί να διαφέρουν σηµαντικά τοπικά και χρονικά. Παραδείγµατα ΜΣΠ ρύπανσης είναι η γεωργία, η κτηνοτροφία, η αστική ή οικιστική ανάπτυξη και οι φυσικές πηγές ρύπανσης. 1.1. Tο πρόγραµµα RIVERTWIN Τα τελευταία χρόνια οι υδατικοί πόροι τόσο στην Ευρώπη όσο και στις αναπτυσσόµενες χώρες βρίσκονται υπό αυξανόµενη πίεση. Το, η Ευρωπαϊκή Επιτροπή υιοθέτησε την Οδηγία /6/ΕΕ (WFD) για τη θέσπιση πλαισίου κοινοτικής δράσης στον τοµέα της πολιτικής των υδάτων και το 3 πρόβαλλε την Παγκόσµια Πρωτοβουλία για το Νερό (Global Water Initiative) µε σκοπό να εφαρµοστούν οι αρχές της Οδηγίας και σε άλλες ηπείρους. Το κεντρικό χαρακτηριστικό της Οδηγίας είναι η θεώρηση των λεκανών απορροής ποταµού ως την βασική µονάδα για όλες τις δράσεις διαχείρισης και σχεδιασµού. Το RIVERTWIN είναι ένα ερευνητικό πρόγραµµα της Ευρωπαϊκής Κοινότητας (FP6--Global-1) στα πλαίσια της Παγκόσµιας Πρωτοβουλίας για το Νερό (Global Water Initiative) που έχει ως στόχο τη δηµιουργία ενός ολοκληρωµένου - ενοποιηµένου µοντέλου για το στρατηγικό σχεδιασµό της διαχείρισης των υδατικών πόρων. Το µοντέλο αυτό θα βοηθήσει τις αρµόδιες αρχές να εκτιµήσουν τις επιπτώσεις της οικονοµικής και τεχνολογικής εξέλιξης καθώς και της αλλαγής του παγκόσµιου κλίµατος και της χρήσης γης στην µακροπρόθεσµη διαθεσιµότητα και καταλληλότητα των υδατικών πόρων. Το µοντέλο βασίζεται σε ένα γεωγραφικό σύστηµα πληροφόρησης που ολοκληρώνει τους οικολογικούς και οικονοµικούς προσανατολισµούς της διαχείρισης του νερού σε ένα φιλικό για τον χρήστη λογισµικό. Για την εφαρµογή του προγράµµατος επιλέχθηκαν τρεις λεκάνες µε έκταση από 1. ως. km, σε διαφορετικές κλιµατικές ζώνες και µε διαφορετικά οικολογικά πολιτικά και οικονοµικά χαρακτηριστικά. Οι λεκάνες που επιλέχθηκαν είναι των ποταµών NECKAR στη Γερµανία, του OUEME στο Μπενίν και του CHIRCHIK στο Ουζµπεκιστάν (Σχήµα 1). Αρχικώς το µοντέλο θα σχεδιαστεί και θα εφαρµοστεί για τα δεδοµένα του NECKAR και στη συνέχεια θα δοκιµαστεί στις υπόλοιπες δύο λεκάνες. Υδρολογία, Ποιότητα και ιαχείριση Επιφανειακών Νερών Σχήµα 1: Λεκάνες απορροής που επιλέχθηκαν για το πρόγραµµα RIVERTWIN Η συµµετοχή µας στο πρόγραµµα RIVERTWIN εστιάζεται στον τοµέα της αριθµητικής προσοµοίωσης της ποιότητας των επιφανειακών νερών κάνοντας χρήση των µοντέλων MONERIS και QUALK. ΜΟΝΤΕΛΑ ΠΡΟΣΟΜΟΙΩΣΗΣ.1. Tο µοντέλο MONERIS Το µοντέλο MONERIS (Modeling Nutrient Emissions in River Systems) αναπτύχθηκε αρχικά για τον προσδιορισµό των θρεπτικών αποθέσεων από σηµειακές και µη σηµειακές πηγές στις ποτάµιες λεκάνες της Γερµανίας. Το µοντέλο βασίζεται σε δεδοµένα ποτάµιας ροής και ποιότητας νερού καθώς και σε γεωγραφικά συστήµατα πληροφόρησης (GIS) περιλαµβάνοντας γεωγραφικούς χάρτες και εκτεταµένα στατιστικά στοιχεία (Σχήµα ). Τα δεδοµένα που εισάγονται στο µοντέλο MONERIS απεικονίζονται στον Πίνακα 1. Tα αποτελέσµατα που εξάγονται από το ΜONERIS είναι το προβλεπόµενο ετήσιο φορτίο θρεπτικών στις εκβολές του ποταµού. To µοντέλο προβλέπει τοπικά την εκφόρτωση των θρεπτικών τόσο από σηµειακές όσο και από µη σηµειακές πηγές ρύπανσης. Προϋποθέτει λεκάνες απορροής µεσαίας και µεγάλης κλίµακας (>5 km ). Έχει χρονικό βήµα πέντε ετών και υποστηρίζεται από λογισµικό EXCEL και GIS. Κάνει χρήση ξεχωριστών οµάδων δεδοµένων για µεγαλύτερη εγκυρότητα και βασίζεται σχεδόν αποκλειστικά στη χρήση εµπειρικών εξισώσεων. Μερικοί από τους βασικούς περιορισµούς του µοντέλου MONERIS είναι: 1) εν είναι δυναµικό µοντέλο. Προσαρµόζεται για µία συγκεκριµένη χρονική περίοδο και λειτουργεί µε µέσες ετήσιες καταστάσεις, ) εν προβλέπει την επίδραση συγκεκριµένων γεγονότων καταιγίδας. Σε µια τέτοια περίπτωση συνήθως υποεκτιµάει το συνολικό ετήσιο φορτίο θρεπτικών ουσιών, 3) εν µπορεί να προβλέψει µεταβατικές καταστάσεις (εναλλαγή σεναρίων). Υπολογίζει µόνο καταστάσεις ισορροπίας για ένα συγκεκριµένο σύνολο

Ολοκληρωµένη ιαχείριση Υδατικών Πόρων 17 Σχήµα : Σχηµατική λειτουργία του µοντέλου MONERIS Πίνακας 1: Πίνακας δεδοµένων του µοντέλου MONERIS Όνοµα ποταµού λεκάνης σταθµών µέτρησης Έκταση λεκάνης απορροής (km ), Mέση κλίση (%), Περιοχή αποστράγγισης (%) Χρήσεις γης (km ) Στατιστικά δεδοµένα (Πληθυσµός, καλλιεργήσιµη έκτασης) (km ) Αστικά συστήµατα : Πληθυσµός συνδεδεµένος µε συστήµατα βιολογικού καθαρισµού ή σε αποχετευτικό σύστηµα, µήκος αποχετευτικού συστήµατος, συνολική εκφόρτιση Ρ,Ν από τα συστήµατα βιολογικού καθαρισµού ανά υπολεκάνη. Καθορισµός του υδρογεωλογικού τύπου των περιοχών (km ) σύµφωνα µε το είδος του εδάφους, το πορώδες, την διαπερατότητα και το βάθος του υπόγειου υδροφορέα. Μέση απώλεια εδάφους (t*(ha*a)), κατανοµή των διαφόρων τύπων εδαφών στην περιοχή (km ) Περιεκτικότητα σε νιτρικά στην επιφάνεια του εδάφους (%), περιεκτικότητα σε άργιλο (%) Ύψος βροχόπτωσης (mm/m ), ατµοσφαιρική εναπόθεση (gn/m ), µέση εξάτµιση (mm/a) Νιτρικά αποθέµατα (kg/(ha*a)) υδρολογικών καταστάσεων και 4) Προϋποθέτει οµοιογενή διανοµή της έκτασης επιφανειακών νερών µέσα σε µια λεκάνη απορροής. Το MONERIS έχει χρησιµοποιηθεί εκτεταµένα στις λεκάνες της Βαλτικής, σε όλη τη Γερµανία καθώς κα σε πολλά Ευρωπαϊκά προγράµµατα (Buffer, Danubs, Streams, Euroharp, Eurocat). Παρατίθεται ένα παράδειγµα εφαρµογής του MONERIS στην υποθετική λεκάνη του ποταµού MONER για την περίοδο - 4..1.1. Εφαρµογή του µοντέλου MONERIS Στον πίνακα του παραδείγµατος παρουσιάζονται οι εκποµπές των νιτρικών και φωσφορικών στον υποθετικό ποταµό MONER στη Γερµανία, για κάθε κλάδο συνεισφοράς ξεχωριστά. Στα ιαγράµµατα 1 και παρουσιάζεται η ποσοστιαία και η ποσοτική αυτή συνεισφορά αντίστοιχα.

18 Πίνακας : Εκποµπές θρεπτικών για την υποθετική λεκάνη του ποταµού Moner. Χρονική περίοδος -4 Σύνολο εκποµπών και ποσοστό επί του συνόλου για κάθε κλάδο Νιτρικά Φωσφορικά [t/a] [%] [t/a] [%] Ατµοσφαιρική απόθεση 99.6 1. 1.9.4 Επιφάνεια αποστράγγισης 789.3 9.5 3.1.7 Ε.Ε.Λ. 1786.3 1.6 11.8 7.5 Επιφανειακή ροή 16.4 1.5 39. 8.9 Υπόγεια νερά 4985.6 6.3 96.6 1.8 ιάβρωση 37.4.9 141. 31.9 Αστικά συστήµατα (σύνολο) 43.5.9 38.5 8.7 Σύνολο εκποµπών 868.1 1 44.3 1 Υδρολογία, Ποιότητα και ιαχείριση Επιφανειακών Νερών.. Το µοντέλο QUALK Το QUALK είναι ένα µονοδιάστατο µοντέλο ποιότητας νερού ποταµών και χειµάρρων, το οποίο αποτελεί βελτιωµένη έκδοση του µοντέλου QUALE της οµάδας QUALIE (US-EPA). Τα µοντέλα αυτά προήρθαν από O, N και P µοντέλα τα οποία περιγράφουν την αυξοµείωση του ελλείµµατος του οξυγόνου κατά το ρεύµα της πηγής οργανικού υλικού (Streeter-Phelps model). Αργότερα προστέθηκε η περιγραφή αζωτούχων διαδικασιών, κυρίως νιτροποίησης µε αποτέλεσµα το µοντέλο QUAL1. Η προσθήκη του φωσφορικού κύκλου και των αλγών δηµιούργησε το µοντέλο QUAL και η δυνατότητα ανάλυσης αβεβαιότητας έδωσε το QUALE, την καλύτερη έκδοση της οικογένειας µοντέλων QUAL. Το QUALK είναι προγραµµατισµένο σε Visual Basic for Applications (VBA) και το Excel χρησιµοποιείται ως επιφάνεια εργασίας. Βασική προϋπόθεση του QUALK είναι ότι το κανάλι είναι καλά ανάµεικτο κατακόρυφα και πλευρικά. Μπορεί να προσοµοιώσει µη οµοιόµορφη, µόνιµη ροή. Μπορεί να χαρακτηριστεί ως ένα εργαλείο για τον υπολογισµό των συνολικών µέγιστων ηµερησίων φορτίων (TMDLs) και µπορεί επίσης να χρησιµοποιηθεί από κοινού µε δειγµατοληψίες πεδίου για τον προσδιορισµό χαρακτηριστικών µεγέθους και ποιότητας µη σηµειακών πηγών. Το υδρογραφικό σύστηµα που χρησιµοποιείται στο µοντέλο QUALK, περιγράφεται από την ευθεία του ποταµού και τα στοιχεία: πηγές, διασταυρώσεις και τα όρια του ποταµού. Το ποτάµι χωρίζεται σε άνισα τµήµατα και πολλαπλά φορτία και απολήψεις µπορούν να εισαχθούν σε κάθε τµήµα (Σχήµα 3) ιάγραµµα 1: Ποσοστιαία συνεισφορά κάθε κλάδου στην εκποµπή θρεπτικών Σχήµα 3: Σχηµατική αναπαράσταση υδρογραφικού συστήµατος που χρησιµοποιείται στο µοντέλο QUALK ιάγραµµα : Ποσοτική συνεισφορά κάθε κλάδου στην εκποµπή θρεπτικών Το µοντέλο QUALK προσoµοιώνει το κύριο µέρος του ποταµού ή χειµάρρου. Οι παραπόταµοι δεν προσοµοιώνονται, αλλά απεικονίζονται ως σηµειακές πηγές. Για κάθε στοιχείο γράφεται το υδρολογικό ισοζύγιο εκφραζόµενο ως ροή, το ισοζύγιο θερµότητας εκφραζόµενο ως θερµοκρασία και η εξισορρόπηση υλών εκφραζόµενη ως συγκέντρωση. Το µοντέλο επιλύει τις εξισώσεις µεταφερόµενης διασποράς και αντίδρασης µε

Ολοκληρωµένη ιαχείριση Υδατικών Πόρων 19 την µέθοδο των διαφορικών εξισώσεων. Η µονοδιάστατη µη µόνιµη εξίσωση µεταφερόµενης διασποράς µάζας έχει ως εξής: C C C = D U + S (1) t x x όπου: C: συγκέντρωση της διαλυµένης ουσίας (mg/l) D: συντελεστής διασποράς (cm /h) U: µέση ταχύτητα ροής του νερού (cm/h) S: ρυθµός παραγωγής ή αποµάκρυνσης της ουσίας. Το µοντέλο QUALK προσοµοιώνει σε κάθε τµήµα του ποταµού τις κύριες αντιδράσεις των θρεπτικών κύκλων, την παραγωγή αλγών, τη ζήτηση βενθικών και ανθρακικών φορτίων, την ατµοσφαιρική αναέρωση και τα αποτελέσµατα τους στην ισορροπία διαλυµένου οξυγόνου. Επίσης προσοµοιώνονται επί ηµερησίας βάσεως οι µεταβλητές ποιότητας νερού, όπως: αγωγιµότητα, ανόργανα αιωρούµενα στερεά, διαλυµένο οξυγόνο, CBOD αργής αντίδρασης, CBOD γρήγορης αντίδρασης, διαλυµένο οργανικό άζωτο, αµµωνιακό άζωτο, νιτρικό άζωτο, διαλυµένος οργανικός φώσφορος, ανόργανος φώσφορος, φυτοπλαγκτόν, αποσαθρώµατα, παθογόνα, ανόξια, αλκαλικότητα, ανόργανος άνθρακας, άλγη πυθµένα. Τέλος, το ισοζύγιο θερµότητας, η θερµοκρασία και οι ροές ένυδρων ιζηµάτων διαλυµένου οξυγόνου και θρεπτικών συστατικών προσοµοιώνονται από το µοντέλο. Τα απαιτούµενα δεδοµένα για το µοντέλο QUALK είναι: 1) Ροή και χαρακτηριστικά ποιότητας νερού στα όρια του συστήµατος, ) Αριθµός τµηµάτων του ποταµού, µήκος του κάθε τµήµατος, πηγές, διασταυρώσεις, γεωγραφικό µήκος και πλάτος, ύψος λεκάνης, περίοδος προσοµοίωσης. 3) Κλιµατολογικά δεδοµένα (θερµοκρασία αέρα, ταχύτητα ανέµου, επιφάνεια σύννεφων, κ.α.), 4) Παράµετροι των µεταβλητών ποιότητας νερού και της φωτεινότητας και θερµότητας του συστήµατος, 5) Πληροφορίες για σηµειακές και διάχυτες πηγές, ύπαρξη φραγµάτων και κατάντης όρια κάθε τµήµατος του ποταµού. Επίσης ο χρήστης του µοντέλου πρέπει να εισάγει τις µέσες ηµερήσιες τιµές των συγκεντρώσεων των µεταβλητών ποιότητας νερού σε γνωστά σηµεία του ποταµού. Τα εξαγόµενα αποτελέσµατα του µοντέλου QUALK συνοψίζονται στους εξής πίνακες: 1) Ο πίνακας υδραυλικής περιέχει ροές, ταχύτητες, χρόνο διαδροµής, βάθη και επιφάνειες διατοµής σε κάθε σηµείο του ποταµού, ) Ο πίνακας ποιότητας νερού περιέχει συγκεντρώσεις των µεταβλητών ποιότητας νερού σε κάθε σηµείο του ποταµού, 3) Ο πίνακας θερµοκρασίας περιέχει τις µέσες, µέγιστες και ελάχιστες τιµές θερµοκρασίας σε κάθε σηµείο του ποταµού, 4) ιαγράµµατα των αποτελεσµάτων του µοντέλου και των µεταβλητών σε συνάρτηση µε την απόσταση (km) και το χρόνο (ώρα της µέρας). Στο µοντέλο QUALK χρησιµοποιούνται πάρα πολλές παράµετροι. Η αβεβαιότητα στα αποτελέσµατα του µοντέλου επηρεάζεται άµεσα από την αβεβαιότητα των παραµέτρων του. Τρεις τεχνικές ανάλυσης αβεβαιότητας µπορούν να χρησιµοποιηθούν στο µοντέλο: η ανάλυση ευαισθησίας, η ανάλυση σφάλµατος πρώτου βαθµού και η προσοµοίωση Monte Carlo. Ο υπολογισµός της αβεβαιότητας στις προγνώσεις του µοντέλου επιτρέπει την εκτίµηση της επικινδυνότητας ρύπανσης του νερού δηλ. την πιθανότητα να έχει µεγαλύτερη ή µικρότερη τιµή από ένα αποδεκτό όριο. Ο χρήστης του µοντέλου µπορεί να επιλέξει ποιες µεταβλητές θα τροποποιηθούν και σε ποια µέρη του ποταµού θα εφαρµόσει κάποια τεχνική ανάλυσης αβεβαιότητας...1 Εφαρµογή του µοντέλου QUALK Το µοντέλο QUALK χρησιµοποιήθηκε για την προσοµοίωση της ποιότητας νερού του υποθετικού ποταµού Moner, ο οποίος χωρίστηκε σε 1 άνισα τµήµατα. Η προσοµοίωση πραγµατοποιήθηκε στις 7/11/ µε βήµα υπολογισµού, ώρες και το µοντέλο έτρεξε για 3 µέρες. Τα αποτελέσµατα του µοντέλου συνοψίστηκαν σε πίνακες στο EXCEL και απεικονίστηκαν σε διαγράµµατα ως προς την απόσταση (km) και τον χρόνο (hr). Στα παρακάτω ιαγράµµατα 3, 4, 5 και 6 παρουσιάζονται ενδεικτικά δύο εξαγόµενα (θερµοκρασία και ολικό άζωτο) του µοντέλου QUALK ως προς την απόσταση και το χρόνο. 5 15 1 5 8 7 Θερµοκρασία (C) ως προς την απόσταση του ποταµού 6 Μέση Θερµοκρασία προσοµοίωσης Ελάχιστη Θερµοκρασία προσοµοίωσης Ελάχιστη Θερµοκρασία δεδοµένων 5 4 3 Μέση Θερµοκρασία δεδοµένων Μέγιστη Θερµοκρασία προσοµοίωσης Μέγιστη Θερµοκρασία δεδοµένων ιάγραµµα 3: Προσοµοίωση µέγιστης, ελάχιστης και µέσης θερµοκρασίας ( C) ως προς την απόσταση (km) 18, 16, 14, 1, 1, 8, 6, 4,, Ωριαία αλλαγή θερµοκρασίας, 5 1 15 5 Θερµοκρασία νερού προσοµοίωσης Θερµοκρασία νερού δεδοµένων Θερµοκρασία επιφαν.ιζηµάτων προσοµοίωσης ιάγραµµα 4: Προσοµοίωση θερµοκρασίας νερού και επιφανειακών ιζηµάτων ως προς τον χρόνο (ώρες) 1

1 1 8 6 4 8 7 Ολικό άζωτο (ugn/l) ως προς την απόσταση 6 Ολικό άζωτο προσοµοίωσης (ugn/l) Ελάχιστη τιµή ολικού αζώτου προσοµοίωσης 5 4 3 Ολικό άζωτο δεδοµένων (ugn/l) Μέγιστη τιµή ολικού αζώτου π ροσωµοίωσης ιάγραµµα 5: Προσοµοίωση ολικού αζώτου, ελάχιστης και µέγιστης τιµής ολικού αζώτου ως προς την απόσταση (km) 1 1 8 6 4 Ωριαία αλλαγή ολικού αζώτου 5 1 15 5 Ολικό άζωτο προσοµοίωσης (ugn/l) Ολικό άζωτο δεδοµένων (ugn/l) ιάγραµµα 6: Προσοµοίωση ολικού αζώτου, ελάχιστης και µέγιστης τιµής ολικού αζώτου ως προς τον χρόνο(ώρες) Παρόµοια διαγράµµατα παράγονται για όλα τα εξαγόµενα του µοντέλου QUALK. 3. ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ Το RIVERTWIN είναι ένα ερευνητικό πρόγραµµα που αποσκοπεί στη δηµιουργία ενός λειτουργικού ενοποιηµένου µοντέλου βιώσιµης διαχείρισης των υδατικών πόρων, που όµως απαιτεί κάποιες αλλαγές στις ρυθµίσεις των επιµέρους µοντέλων για την εφαρµογή του σε περιοχές µε διαφορετικές κλιµατολογικές συνθήκες 1 Υδρολογία, Ποιότητα και ιαχείριση Επιφανειακών Νερών και µε διαφορετικά οικολογικά, πολιτικά και οικονοµικά χαρακτηριστικά. Στο τοµέα της αριθµητικής προσοµοίωσης της ποιότητας των επιφανειακών νερών, για το οποίο είναι υπεύθυνη η οµάδα του ΑΠΘ, σε πρώτη φάση, η εφαρµογή των µοντέλων MONERIS και QUALK σε µια υποθετική λεκάνη έδωσε ικανοποιητικά αποτελέσµατα. Με βάση τα πραγµατικά δεδοµένα των λεκανών του προγράµµατος RIVERTWIN, η ρύθµιση των µοντέλων αυτών θα επιτρέψει την προσαρµογή τους στο ολοκληρωµένο σύστηµα διαχείρισης των υδατικών πόρων. ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ 1. Behrendt, H., Huber, P., Kornmilch, M., Opitz, D., Schmoll, O., Scholz, G., Uebe, R.,() Nutrient emissions into river basins of Germany. UBA-Texte 3/: 1-88, Umweltbundesamt Berlin, Berlin. Behrendt, H. (): Nutrient emissions into river systems, Institute of Freshwater Ecology and Inland Fisheries (IGB), Berlin. 3. Behrendt H. 1993. Point and Diffuse Loads of Selected Pollutants in the River Rhine and its Main Tributaries. Report RR 93-1, International Institute of Applied System Analysis: Luxemburg; 84. 4. Brown, L.C., and Barnwell, T.O. 1987. The Enhanced Stream Water Quality Models QUALE and QUALE-UNCAS, EPA/6/3-87-7, U.S. Environmental Protection Agency, Athens 6. Chapra, S.C. 1997. Surface water quality modeling. New York, McGraw-Hill. 7. Chapra, S.C. and Pelletier, G.J., (3). QUALK: A Modeling Framework for Simulating River and Stream Water Quality: Documentation and Users Manual. Civil and Environmental Engineering Dept., Tufts University, Medford, MA, US-EPA. 8. Cestii,R, Srivastava,J. & Jung,S (3) Agriculture non-point source pollution control good management practices, Chesapeake Bay experience. Environmentally & Socially Development Unit, Europe and Central Asia, the World Bank, Washington, D.C. 9. Haag, I. and Westrich, B.,. Processes governing river watequality identified by Principal Component Analysis. Hydrological Processes. 16, 3113-313, John Wiley & Sons, Ltd. 1. Tomann, R.V. u. Mueller, J.A. 1987. Principles of Surface Water Quality Modeling and Control, S.644, Harper Collins, New York. K. Ζαρνταβά, Μηχανικός Περιβάλλοντος, UK Εργαστηριακός Συνεργάτης, Τµήµα Πολιτικών Μηχανικών, Εργαστήριο Υδραυλικής, Αριστοτέλειο Πανεπιστήµιο Θεσσαλονίκης.Τηλ.:31995856.Email: kzardava@civil.auth.gr. Χ. Κιουρτσίδης, Πολιτικός Μηχανικός ΠΘ, Υποψήφιος ιδάκτωρ, Τµήµα Πολιτικών Μηχανικών, Εργαστήριο Υδραυλικής, Αριστοτέλειο Πανεπιστήµιο Θεσσαλονίκης. Τηλ.:31995856.E-mail: chkiourt@civil.auth.gr. Ι. Γκανούλης, Καθηγητής, Τµήµα Πολιτικών Μηχανικών, Εργαστήριο Υδραυλικής, Αριστοτέλειο Πανεπιστήµιο Θεσσαλονίκης.Τηλ.:3199568. Fax: 31995681, E-mail: iganouli@civil.auth.gr.