LIFE04/ENV/GR/000099 Τίτλος Έργου LIFE «Ανάπτυξη και εφαρμογή πολιτικής ολοκληρωμένης διαχείρισης υδατικών πόρων σε μια υδρολογική λεκάνη με την εφαρμογή μιας δημόσιας κοινωνικής συμφωνίας στη βάση των αρχών της Agenda 21 και των κατευθύνσεων της οδηγίας πλαίσιο 2000/60/ΕΕ» Ενέργεια 1.4: Έκθεση Ετήσιου Υπολογισμού Υδατικού Ισοζυγίου της Λεκάνης Ανθεμούντα Ιανουάριος 2006 ΑΝΑΤΟΛΙΚΗ Α.Ε.
Περιεχόμενα ΠΕΡΙΛΗΨΗ - ABSTRACT 1. ΠΡΟΛΟΓΟΣ 2 2. ΥΔΡΟΛΟΓΙΚΟ ΙΣΟΖΥΓΙΟ ΛΕΚΑΝΗΣ ΑΝΘΕΜΟΥΝΤΑ 2 2.1. Γενικά 2 2.2. Υπολογισμοί παραμέτρων 4 2.2.1. Κατακρημνίσματα 4 2.2.2. Εξατμισοδιαπνοή 4 2.2.3. Κατείσδυση 9 2.2.4. Επιφανειακή Απορροή 10 3. ΙΣΟΖΥΓΙΟ ΝΕΡΟΥ ΣΤΗ ΛΕΚΑΝΗ ΑΝΘΕΜΟΥΝΤΑ 12 4. ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ 14
Περίληψη Ο υπολογισμός του ισοζυγίου ύδατος της λεκάνης Ανθεμούντα πραγματοποιήθηκε με τα πλέον σύγχρονα δεδομένα που ήταν διαθέσιμα για τη περιοχή. Ειδικότερα, όσον αφορά τον υπολογισμό του υδρολογικού ισοζυγίου της λεκάνης χρησιμοποιήθηκαν μετεωρολογικά δεδομένα του έτους 2005. Για τον υπολογισμό της Πραγματικής Εξατμισοδιαπνοής χρησιμοποιήθηκε ο τύπος των Thornthwaite, C. και Mather, L. (1955), όπως τροποποιήθηκε από τον Δημόπουλο (1979). Όλοι οι υπολογισμοί πραγματοποιήθηκαν σε πλατφόρμα του ArcGIS 9 της ESRI σε κάνναβο κελιών 20Χ20 μέτρα. Οι καταναλώσεις στη λεκάνη υπολογίστηκαν από τις πιο αξιόπιστες και πιο ενημερωμένες πηγές και μεθόδους εκτίμησης που υπάρχουν και αναφέρονται για τη μεν ύδρευση στο έτος 2005 ενώ για την άρδευση, την κατανάλωση του ζωικού κεφαλαίου και τη βιομηχανία τα πλέον σύγχρονα στοιχεία που βρέθηκαν αναφέρονται στο διάστημα από το 1999 έως το 2003. Τα αποτελέσματα έδειξαν ισχυρά ελλειμματικό ισοζύγιο ( μείωση των υπόγειων αποθεμάτων νερού κατά περίπου 17,5 εκατ. κυβ. μέτρα.) με κύριο καταναλωτή την άρδευση αλλά και σημαντικές ποσότητες επιφανειακής απορροής στη λεκάνη. Abstract The water equilibrium in Antemountas river basin was calculated using the most updated data available. Specifically for calculating the hydrological equilibrium rain and temperature monthly data of the year 2005 were used. The real evaportranspiration was calculated according to Thornthwaite, C. and Mather, L. (1955), with the methodology suggested by Dimopoulos (1979). The ArcGIS 9 by ESRI was used for the calculations using cells of 20X20 meters. To calculate the water consumption in the basin in the same year we looked for the most reliable and updated databases and methods regarding domestic, agricultural, pastoral and industrial consumption. The data for domestic consumption refer to 2005 but the data for the rest categories refer to periods from 1999 to 2003. The results show a large deficiency of water (equal to 17,5 million cubic meters) mostly due to agricultural consumption but also large volume of surficial runoff in the river basin.
1. ΠΡΟΛΟΓΟΣ Το παρόν αποτελεί την προβλεπόμενη από τις συμβατικές υποχρεώσεις του έργου LIFE04/ENV/GR/000099 ετήσια έκθεση υπολογισμού του υδατικού ισοζυγίου στη λεκάνη Ανθεμούντα. Το ισοζύγιο αναφέρεται στο έτος 2005 για το οποίο συγκεντρώθηκαν δεδομένα που αφορούν την προσφερόμενη ποσότητα με τη μορφή κατακρημνισμάτων αλλά και τις υδρευτικές καταναλώσεις. Οι υπολογισμοί των αρδευτικών καταναλώσεων στηρίχτηκαν στα πλέον πρόσφατα στοιχεία τα οποία ήταν διαθέσιμα και τα οποία αναφέρονται στο έτος 2003. 2. ΥΔΡΟΛΟΓΙΚΟ ΙΣΟΖΥΓΙΟ ΛΕΚΑΝΗΣ ΑΝΘΕΜΟΥΝΤΑ 2.1. Γενικά Η γνώση του υδρολογικού ισοζυγίου μιας λεκάνης απορροής αποτελεί πρωταρχικής σημασίας παράμετρο που είναι σε θέση να οδηγήσει στην ορθολογικότερη αξιοποίηση του υδατικού δυναμικού της. Η γενική μορφή του υδρολογικού ισοζυγίου εκφράζει ουσιαστικά την ισότητα εισροών και εκροών στη λεκάνη, δηλαδή P = Q + E όπου η παράμετρος P εκφράζει τα ετήσια Ατμοσφαιρικά Κατακρημνίσματα, η παράμετρος Q εκφράζει την Ολική Απορροή στην έξοδο της λεκάνης και η παράμετρος Ε εκφράζει την πραγματική Εξατμισοδιαπνοή. Η Ολική Απορροή Q εκφράζει το σύνολο της ετήσιας απορροής που παρατηρείται στη λεκάνη, δηλαδή ισχύει: Q= R + I, όπου η παράμετρος R εκφράζει την επιφανειακή απορροή και η ποσότητα I ισούται με την κατείσδυση. Η κατείσδυση αποτελείται από το κλάσμα εκείνο του νερού ΔΙ το οποίο χρησιμοποιείται για την αναπλήρωση του υπόγειου νερού που υπόκειται σε συνεχείς μεταβολές. Μια σειρά από μεταβολές οι οποίες ελέγχονται από παραμέτρους όπως η εξατμισοδιαπνοή καθώς και από το κλάσμα Ιw το οποίο αντιπροσωπεύει την υποδερμική ροή (υπόγεια ροή σε μικρό σχετικά βάθος και επανεμφάνιση στην επιφάνεια του εδάφους τροφοδοτώντας τα υδατορεύματα). Έχουμε δηλαδή Ι=ΔΙ+Ιw Σύμφωνα με τη συλλογιστική αυτή η εξίσωση του υδρολογικού ισοζυγίου γίνεται P= E+R+ΔΙ+Ιw, Με δεδομένη την διαπίστωση πως οι απώλειες (εκροές) του νερού αντιπροσωπεύονται από τις ποσότητες Ε και R + ΔΙ + Ιw = Q για μεγάλες χρονικές περιόδους, μπορεί να θεωρήσει κανείς ότι η ποσότητα Ε αποτελεί τελικά τις εκροές. Καθ αυτόν τον τρόπο η εξίσωση του υδρολογικού ισοζυγίου γίνεται P= E+Q Σε περίπτωση πού λάβουμε υπόψη μας το έλλειμμα του υπόγειου νερού D=P-Q έχουμε P= D+Q ΑΝΑΤΟΛΙΚΗ Α.Ε. Αναπτυξιακή Ανώνυμη Εταιρεία Ανατολικής Θεσσαλονίκης 2
Σε περίπτωση που πέρα από τις προαναφερθείσες εκροές υπάρχουν και άλλες, όπως για παράδειγμα εκμετάλλευση επιφανειακών και υπόγειων νερών συνολικής ποσότητας q, τότε οι πιο πάνω εξισώσεις αναπροσαρμόζονται ως εξής: P= E+Q+q Σε περίπτωση που έχει διαπιστωθεί υπόγεια υδραυλική επικοινωνία της λεκάνης απορροής με μια γειτονική η εξίσωση του ισοζυγίου γίνεται: P= E+Q+q±w Όπου w η ανταλλάξιμη ποσότητα νερού ανάμεσα στις δύο λεκάνες. Εάν ληφθούν υπόψιν οι θετικές ή αρνητικές μεταβολές των αποθεμάτων του υπόγειου νερού ±dw έχουμε P= E+R+ΔΙ+Ιw+q±dw Σε τελική ανάλυση για να είναι το ισοζύγιο νερού αξιόπιστο πρέπει να μετρηθούν (όπου αυτό είναι δυνατό) ή να εκτιμηθούν ή έστω να διερευνηθούν τα πιο κάτω φυσικά μεγέθη. Τα ατμοσφαιρικά κατακρημνίσματα: P Η πραγματική εξατμισοδιαπνοή: Ε Το έλλειμμα νερού: D Η ολική κατείσδυση: Ι Η ενεργή κατείσδυση: Ιe Η επιφανειακή απορροή: R Η υπόγεια απορροή: Qw Η μεταβολή αποθεμάτων υπόγειου νερού: dw Οι εξωτερικές εισροές ή εκροές : q Τα ατμοσφαιρικά κατακρημνίσματα εξισώνονται σε κάθε περίπτωση με το άθροισμα των εκροών πλην τις εισροές. Στο παρόν κεφάλαιο παρουσιάζονται τα αποτελέσματα της υδρολογικής ανάλυσης και της εκτίμησης του ισοζυγίου στη λεκάνη του Ανθεμούντα για το έτος 2005. Η ανάλυση βασίστηκε στις μετρήσεις ατμοσφαιρικών κατακρημνισμάτων και θερμοκρασίας των μετεωρολογικών σταθμών που βρίσκονται εντός της υδρολογικής λεκάνης του Ανθεμούντα. Η εκτίμηση αυτή αποτελεί μια επικαιροποίηση και ταυτόχρονα έλεγχο της εκτίμησης του ετήσιου ισοζυγίου που είχε υπολογιστεί στη λεκάνη Ανθεμούντα. Η επιλογή μεθόδου προσδιορισμού του υδρολογικού ισοζυγίου καθώς και η χρονική περίοδος εφαρμογής της εξαρτάται κατά κύριο λόγο από τα διαθέσιμα στοιχεία και κατά δεύτερο από το σύστημα των υδρογεωλογικών σχηματισμών μέσου των οποίων κινούνται τα υπόγεια νερά. Τα επιπλέον στοιχεία που χρησιμοποιήθηκαν για την επικαιροποίηση αφορούν: i. τα μετεωρολογικά δεδομένα τα οποία αναφέρονται στο έτος 2005, ii. τα γεωλογικά δεδομένα τα οποία χρησιμοποιήθηκαν και iii. την εκτίμηση των καταναλώσεων με τα πλέον σύγχρονα στοιχεία που ήταν διαθέσιμα και συλλέχθηκαν από τους αρμόδιους φορείς. Φυσικά οι χρονοσειρές των δεδομένων καθώς και η κατανομή στο χώρο των δεδομένων αυτών προέκυψαν με τη χρήση στατιστικών μεθόδων παρεμβολής. ΑΝΑΤΟΛΙΚΗ Α.Ε. Αναπτυξιακή Ανώνυμη Εταιρεία Ανατολικής Θεσσαλονίκης 3
2.2. Υπολογισμοί παραμέτρων Τα μετεωρολογικά δεδομένα που χρησιμοποιήθηκαν προέρχονται από τους σταθμούς του πίνακα 1. Το χρονικό διάστημα στο οποίο αναφέρονται τα δεδομένα είναι ολόκληρο το 2005. Ειδικότερα όμως για το σταθμό του Α.Π.Θ. στη Γαλάτιστα τα δεδομένα που απουσίαζαν συμπληρώθηκαν από τον πλησιέστερο σε αυτόν μετεωρολογικό σταθμό (δηλαδή του Ι.Δ.Ε.). ΠΙΝΑΚΑΣ 1 Μετεωρολογικός Σταθμός Χ-ΕΓΣΑ87 Υ-ΕΓΣΑ87 Υψόμετρο Μίκρα Ε.Μ.Υ. 412491 4485654 4 Γαλάτιστα - Α.Π.Θ. 436653 4477884 264 Λουτρά Θέρμης Ι.Δ.Ε. 420963 4485560 10 Η εκτίμηση του ισοζυγίου υλοποιήθηκε με τη χρήση της πλατφόρμας ArcGIS 9 της ESRI. Τα επίπεδα πληροφορίας που χρησιμοποιήθηκαν και ο τρόπος υπολογισμού του καθενός περιγράφεται στη συνέχεια: 2.2.1. Κατακρημνίσματα Εξετάζοντας τις θέσεις των μετεωρολογικών σταθμών στη λεκάνη εκτιμήθηκε ότι παρέχουν αρκετά ικανοποιητική κάλυψη της λεκάνης. Παίρνοντας σαν δεδομένη την εξάρτηση των κατακρημνισμάτων από το υψόμετρο προσπαθήσαμε να προσεγγίσουμε τη συνάρτηση που συσχετίζει τα δύο μεγέθη ( κατακρημνίσματα υψόμετρο ) όπως αυτή αποκαλύπτεται από τα δεδομένα μας στη λεκάνη του Ανθεμούντα. Υπολογίσαμε έτσι την εξίσωση y : κατακρημνίσματα σε χιλιοστά βροχής χ : το υψόμετρο σε μέτρα y = 357,02 * x 0,1174 με R 2 = 0,9894 όπου, η οποία εφαρμόστηκε στο υφιστάμενο ψηφιακό μοντέλο εδάφους της λεκάνης. Κατασκευάσαμε έτσι μια επιφάνεια η οποία περιγράφει τα κατακρημνίσματα σε όλη την έκταση της λεκάνης. Ο συνολικός όγκος των κατακρημνισμάτων που προσφέρονται στη λεκάνη στη διάρκεια ενός έτους P υπολογίστηκε επιλύοντας το ολοκλήρωμα της παραπάνω επιφάνειας (κατακρημνίσματα) σε όλο το εμβαδόν της λεκάνης και είναι : P = 213,000 X 10 6 m 3 /έτος 2.2.2. Εξατμισοδιαπνοή Για τον υπολογισμό της Πραγματικής Εξατμισοδιαπνοής χρησιμοποιήθηκε αρχικά ο τύπος του Turk, L. (1951). Επιπλέον, από τη Δυνητική Εξατμισιδιαπνοή, ο υπολογισμός της οποίας βασίστηκε στον τύπο των Thornthwaite, C. και Mather, L. (1955), υπολογίστηκε η Πραγματική Εξατμισιδιαπνοή βάσει της μεθοδολογίας που προτάθηκε από τον Δημόπουλο (1979). Για το έτος 2005 οι παραπάνω υπολογισμοί πραγματοποιήθηκαν χωριστά για τα δεδομένα του σταθμού της Ε.Μ.Υ. στη Μίκρα του, Ι.Δ.Ε. στα Λουτρά Θέρμης και του Α.Π.Θ. στη πεδιάδα της Γαλάτιστας. ΑΝΑΤΟΛΙΚΗ Α.Ε. Αναπτυξιακή Ανώνυμη Εταιρεία Ανατολικής Θεσσαλονίκης 4
Μέθοδος του Turk, L. (1951). Η μέθοδος αυτή εφαρμόζεται τόσο με την πραγματική μέση ετήσια θερμοκρασία αέρα (Τ) όσο και με τη διορθωμένη τιμή (Τ Δ ), η οποία παίρνει υπόψη της την ετήσια πορεία της θερμοκρασίας με την κατανομή των κατακρημνισμάτων. Στη συγκεκριμένη εργασία χρησιμοποιήθηκε η τιμή της Τ Δ και αφορά τις θερμοκρασίες και τα κατακρημνίσματα για το 2005. Σύμφωνα με τον Turk E = όπου Ε= η πραγματική Εξατμισοδιαπνοή σε mm P= το ύψος των ετησίων κατακρημνισμάτων σε mm L= 300 + 25 T +0,05T 3 και T= η μέση ετήσια θερμοκρασία του αέρα σε 0 C. P 0,9 + P L 2 2 ΠΙΝΑΚΑΣ 2. Υπολογισμός της πραγματικής εξατμισοδιαπνοής κατά Turk Μήνας Ιανουάριος Φεβρουάριος Μάρτιος Απρίλιος Μάιος Ιούνιος Ιούλιος Αύγουστος Σεπτέμβριος Οκτώβριος Νοέμβριος Δεκέμβριος ΣΥΝΟΛΟ P= Τιμή κατακρημνισμάτων για το έτος 2005 T= Μέση τιμή μηνιαίας θερμοκρασίας για το έτος 2005 Lyear για το έτος 2005 EΤα= Πραγματική εξατμισοδιαπνοή 20 34 43 7 63 55 95 48 20 6 39 54 481,80 5,6 5,2 9,5 13,5 19,08 22,78 26,10 25,5 21,68 15,59 9,64 10,08 15,41 868,16 438,36 Η εφαρμογή της μεθόδου αυτής στη θέση του σταθμού του ΙΔΕ στα Λουτρά Θέρμης έδωσε, για το έτος 2005, ετήσια πραγματική εξατμισοδιαπνοή: Ε 1 =438,36 mm. Με την ίδια μέθοδο στις θέσεις των σταθμών της ΕΜΥ στη Μίκρα και του Α.Π.Θ. στη Γαλάτιστα υπολογίστηκαν 386,80 mm και 528,77 mm αντίστοιχα. ΑΝΑΤΟΛΙΚΗ Α.Ε. Αναπτυξιακή Ανώνυμη Εταιρεία Ανατολικής Θεσσαλονίκης 5
Μέθοδος του Thornthwaite, C.-Mather, J. (1955). Η μέθοδος αυτή εφαρμόστηκε με βάση τις μέσες τιμές των μηνιαίων θερμοκρασιών αέρα και, αντίστοιχα, το μηνιαίο ύψος κατακρημνισμάτων όπως αναφέρονται στον πίνακα 3. Για την δυνητική Εξατμισιδιαπνοή ισχύει ο τύπος του C. Thornthwaite: Ε Τ = 16(10 ) Ι α όπου ΕΔ= η μηνιαία δυνητική εξατμισοδιαπνοή σε mm T= η μέση μηνιαία θερμοκρασία αέρος για τον υπόψη μήνα σε 0 C για το έτος 2005. Υπάρχει πάντα ένα λεπτό πρόβλημα στην εφαρμογή της μεθόδου αυτής: ποια είναι, για την εξεταζόμενη περιοχή, η αποθηκευτική ικανότητα εδάφους σε υγρασία (Α.Ι.Ε.). Είναι προφανές ότι όλα τα εδάφη δεν έχουν την ίδια τιμή Α.Ι.Ε. και γι αυτό προτείνουμε την τιμή των 100 mm για την λεκάνη Ανθεμούντα (Δημόπουλος, 1979) μια μέση τιμή που προτείνεται για τις λεκάνες της Βόρειας Ελλάδας. Στον πίνακα 3 δίνονται τα διάφορα βήματα υπολογισμού της πραγματικής εξατμισοδιαπνοής με τη μέθοδο αυτή, όπου i : ο μηνιαίος δείκτης, E Δ : η Δυνητική Εξατμισοδιαπνοή, π : ο συντελεστής διόρθωσης βάσει του γεωγραφικού πλάτους, Ε Δ δ : η διορθωμένη δυνητική Εξατμισοδιαπνοή, P : τα ατμοσφαιρικά κατακρημνίσματα, ΑΙΕ : τα αποθέματα για βλάστηση και η μεταβολή της εδαφικής υγρασίας Επ : η πραγματική εξατμισοδιαπνοή. Με βάση τη μεθοδολογία αυτή προκύπτει ότι, για το έτος 2005, η ετήσια πραγματική εξατμισοδιαπνοή στη θέση του σταθμού του ΙΔΕ στα Λουτρά της Θέρμης (Πίνακας 3)ισούται με E 2 =482,01mm. Ομοίως στις θέσεις των άλλων δύο σταθμών ΕΜΥ και ΑΠΘ οι τιμές που υπολογίστηκαν είναι 429,65 mm και 607,80 mm. Οι τιμές που υπολογίσθηκαν με τις διαφορετικές μεθοδολογίες βρίσκονται σε σχετική συμφωνία μεταξύ τους γεγονός που επιβεβαιώνει την ορθότητα των υπολογισμών και μας επιτρέπει να χρησιμοποιήσουμε στη συνέχεια μία τιμή εξατμισοδιαπνοής. Για λόγους συνέχειας με τους προηγούμενους υπολογισμούς του ισοζυγίου χρησιμοποιήθηκαν η τιμές που υπολογίσθηκαν με τη μέθοδο Thornthwaite δηλαδή, ΕΜΥ Μίκρα ΙΔΕ Λουτρά ΑΠΘ Γαλάτιστα Επ = 429,65 mm 482,01mm 607,80 mm Η εισαγωγή της εκτίμησης της εξατμισοδιαπνοής στο Γ.Σ.Π. πραγματοποιήθηκε με τη μορφή μιας επιφάνειας όμοιας έκτασης και μορφής με την επιφάνεια της λεκάνης με τιμή ίση με Επ. Η χωρική μεταβολή της πραγματικής εξατμισοδιαπνοής υπολογίστηκε με παρεμβολή (inverse distance). Για ΑΝΑΤΟΛΙΚΗ Α.Ε. Αναπτυξιακή Ανώνυμη Εταιρεία Ανατολικής Θεσσαλονίκης 6
υπολογιστικούς λόγους η επιφάνεια της εξατμισοδιαπνοής διαιρέθηκε σε μικρότερα τμήματα διαστάσεων 20Χ20 μέτρα. Η συνολική ετήσια εξατμισοδιαπνοή της λεκάνης υπολογίζεται από το ολοκλήρωμα της παραπάνω επιφάνειας σε ολόκληρη τη λεκάνη και ισούται με Επ = 166,87 Χ 10 6 κυβ. μέτρα ΑΝΑΤΟΛΙΚΗ Α.Ε. Αναπτυξιακή Ανώνυμη Εταιρεία Ανατολικής Θεσσαλονίκης 7
ΠΙΝΑΚΑΣ 3: Μέσες μηνιαίες τιμές θερμοκρασίας (Τ) και βροχόπτωσης (P) κατά τη διάρκεια του έτους για το σταθμό του Ι.Δ.Ε. στα Λουτρά Θέρμης. Στο κάτω μέρος του πίνακα αναγράφεται αναλυτικά η διαδικασία υπολογισμού της εξατμισοδιαπνοής με τη μέθοδο Thornthwaite Εμβαδόν λεκάνης 320 Km2 Γεωγρ. Πλάτος 40 Ιαν. Φεβρ. Μάρτιος Απρίλιος Μάιος Ιούνιος Ιούλιος Αύγ. Σεπτ. Οκτ. Νοεμ. Δεκεμ. Sum T =Μέση τιμή μηνιαίας θερμοκρασίας 5,6 5,2 9,5 13,5 19,09 22,78 26,10 25,5 21,68 15,59 9,64 7,06 P (mm) 20 34 43 7 63 55 95 48 20 6 39 54 481,80 P Ετήσιο 481,80 mm Thornthwaite Μήνας Ιαν. Φεβρ. Μάρτιος Απρίλιος Μάιος Ιούνιος Ιούλιος Αύγ. Σεπτ. Οκτ. Νοέμβ.. Δεκ. ΣΥΝ i = μηνιαίος θερμικός δείκτης 1,18 1,05 2,63 4,49 7,60 9,94 12,21 11,79 9,22 5,60 2,70 1,69 I = Άθροισμα ετήσιου θερμικού δείκτη 71,69 71,69 71,69 71,69 71,69 71,69 71,69 71,69 71,69 71,69 71,69 71,69 71,69 a= (εξίσωση) 1,63 1,63 1,63 1,63 1,63 1,63 1,63 1,63 1,63 1,63 1,63 1,63 E Δ = Δυνητική εξατμισοδιαπνοή 10,69 9,39 25,22 44,81 78,93 105,33 131,44 126,58 97,16 56,83 25,97 31,23 743,58 n = συντελεστής διόρθωσης Γεωγρ. Πλάτους 0,84 0,83 1,03 1,11 1,24 1,25 1,27 1,18 1,04 0,96 0,83 0,81 E Δ' =Διορθωμένη δυνητική εξατμισοδιαπνοή 8,98 7,79 25,98 49,74 97,88 131,67 166,92 149,36 101,04 54,55 21,56 25,30 840,77 ΑΙΕ Διαθέσιμα αποθέματα για βλάστηση 100,00 100,00 100,00 56,86 21,78 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 17,04 45,74 E Π= Πραγματική εξατμισοδιαπνοή 8,98 7,79 25,98 49,74 97,88 76,88 94,60 47,50 19,80 6,00 21,56 25,30 482,01. P - E π 10,82 25,81 17,42 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 54,05 ΑΝΑΤΟΛΙΚΗ Α.Ε. Αναπτυξιακή Ανώνυμη Εταιρεία Ανατολικής Θεσσαλονίκης 8
2.2.3. Κατείσδυση Η εκτίμηση της κατείσδυσης, δηλαδή του συντελεστή κατείσδυσης μιας επιφάνειας είναι ιδιαίτερα σύνθετη και απαιτεί τη γνώση ενός μεγάλου αριθμού παραμέτρων. Η ουσιαστική έλλειψη όμως συγκεκριμένων παραμέτρων για τη λεκάνη του Ανθεμούντα μας οδήγησε στο να χρησιμοποιήσουμε βιβλιογραφικά δεδομένα τα οποία αναφέρονται σε τιμές του συντελεστή κατείσδυσης για τους διάφορους τύπους γεωλογικών σχηματισμών που συναντάμε στη περιοχή μελέτης. Πιο αναλυτικά αφού ολοκληρώθηκε η ψηφιοποίηση των γεωλογικών χαρτών της περιοχής (Ι.Γ.Μ.Ε. φύλλα 1:50000) σε κάθε σχηματισμό αποδόθηκε διαφορετική τιμή συντελεστή κατείσδυσης σύμφωνα με βιβλιογραφικές αναφορές. Δημιουργήσαμε έτσι μια επιφάνεια (με τη μορφή raster) η οποία σε κελιά διαστάσεων 20Χ20 μέτρα αποδίδει τον εκτιμώμενο συντελεστή κατείσδυσης. Για την περαιτέρω ακριβέστερη προσέγγιση του συντελεστή κατείσδυσης λήφθηκε υπόψη η γνώση της εδαφικής κάλυψης όπως έχει καταγραφεί στο CORINE. Επιλέχθηκαν, οι περιοχές που χαρακτηρίζονται δομημένες και θεωρήθηκε ότι αυτές παρουσιάζουν μηδενική κατείσδυση. Ο τελικός συντελεστής κατείσδυσης i c (σχ. ) προέκυψε σαν το γινόμενο της θεωρητικής τιμής που περιγράφεται από την επιφάνεια που αναφέρθηκε νωρίτερα πολλαπλασιαζόμενη με 0 ή 1 σε περιοχές δομημένες ή μη δομημένες αντίστοιχα. Η συνολική κατείσδυση υπολογίστηκε στη συνέχεια από τα συνολικά κατακρημνίσματα αφού προηγουμένως αφαιρέθηκε το ποσό του νερού που απαιτείται για την εξατμισοδιαπνοή. Δηλαδή, Ι = i c * (P-E) Με τη διαδικασία αυτή υπολογίστηκε ο συνολικός όγκος νερού που κατεισδύει στη λεκάνη αλλά επιπλέον κατασκευάστηκε ένα μοντέλο χωρικής κατανομής του συντελεστή κατείσδυσης και της κατείσδυσης στη λεκάνη το οποίο διαφοροποιεί την τιμή, λαμβάνοντας υπόψη τις ιδιαίτερες γεωλογικές συνθήκες και την εδαφοκάλυψη (σχ. 1) ΑΝΑΤΟΛΙΚΗ Α.Ε. Αναπτυξιακή Ανώνυμη Εταιρεία Ανατολικής Θεσσαλονίκης 9
2.2.4. Επιφανειακή Απορροή Το νερό που απορρέει επιφανειακά, υπολογίστηκε σαν η διαφορά του νερού που κατεισδύει από το νερό που προσφέρεται στη λεκάνη. Ο υπολογισμός της επιφανειακής απορροής έγινε σύμφωνα με την παρακάτω σχέση R= P-E-I Οι συνολικές ποσότητες για ολόκληρη τη λεκάνη Ανθεμούντα για το έτος 2005 προκύπτουν ολοκληρώνοντας τις παραπάνω ποσότητες σε ολόκληρη τη λεκάνη Ανθεμούντα οπότε καταλήγουμε ότι στην υδρολογική λεκάνη του ποταμού Ανθεμούντα, για το έτος 2005 είχαμε: Κατακρημνίσματα P = 213,000 * 10 6 κ. μ. Εξατμισοδιαπνοή E = 166,870 * 10 6 κ. μ. Απορροή R = 40,990 * 10 6 κ. μ. Κατείσδυση I = 5,140 * 10 6 κ. μ. Τα αποτελέσματα της παραπάνω επεξεργασίας λαμβάνοντας υπόψη την χωρική διαφοροποίηση των κατακρημνισμάτων αλλά και του φαινομένου της κατείσδυσης και τις επιφανειακής απορροής επιβεβαιώνουν, σαν τάξη μεγέθους, τις προηγούμενες εκτιμήσεις για τον όγκο του νερού που κατεισδύει στη λεκάνη ανά έτος οι οποίες στηρίζονταν σε μέσους όρους και όχι σε δεδομένα μιας χρονιάς. Η ποσοτική εκτίμηση της χωρικής διαφοροποίησης του υδρολογικού ισοζυγίου εντός της λεκάνης και επιπλέον η ανάδειξη της διαφοροποίησης του συντελεστή κατείσδυσης αποτελούν χρήσιμα εργαλεία για το σχεδιασμό έργων διαχείρισης των υδατικών πόρων στη λεκάνη. ΑΝΑΤΟΛΙΚΗ Α.Ε. Αναπτυξιακή Ανώνυμη Εταιρεία Ανατολικής Θεσσαλονίκης 10
Σχήμα 1: Σχηματική αναπαράσταση της διαδικασίας υπολογισμού της τελικής κατείσδυσης στη λεκάνη Ανθεμούντα. Διακρίνονται τα επίπεδα πληροφορίας που χρησιμοποιήθηκαν στο Γ.Σ.Π. (τα σκούρα χρώματα αντιστοιχούν σε μεγάλες τιμές σε όλα τα επίπεδα) ΑΝΑΤΟΛΙΚΗ Α.Ε. Αναπτυξιακή Ανώνυμη Εταιρεία Ανατολικής Θεσσαλονίκης 11
3. ΙΣΟΖΥΓΙΟ ΝΕΡΟΥ ΣΤΗ ΛΕΚΑΝΗ ΑΝΘΕΜΟΥΝΤΑ Το συνολικό υδατικό ισοζύγιο της λεκάνης εκφράζεται με την παρακάτω εξίσωση: Μεταβολή στα αποθέματα = Προσφορά Κατανάλωση Η προσφορά νερού στη λεκάνη συνίσταται στο μέρος των κατακρημνισμάτων που κατεισδύει και ενισχύει τους υπόγειους υδροφόρους. Η κατανάλωση συνίσταται στο σύνολο των απωλειών νερού από τους υπόγειους υδροφόρους είτε μέσω των αντλήσεων με τα έργα υδρομάστευσης, είτε μέσω διαφυγών νερού σε άλλους υπόγειους υδροφόρους εκτός των ορίων της λεκάνης. Η τελευταία παράμετρος δεν λαμβάνεται υπόψη διότι αν και υπάρχουν εκτιμήσεις γεωλόγων ότι παρατηρείται φαινόμενο απωλειών νερού από την υδρολογική λεκάνη του Ανθεμούντα προς νοτιότερες λεκάνες, το φαινόμενο δεν έχει μελετηθεί επαρκώς. Συνεπώς οι αντλήσεις εντός της λεκάνης θεωρούνται - και κατά γενική εκτίμηση είναι - η κύρια μορφή κατανάλωσης των υπόγειων αποθεμάτων. Η συνολική κατανάλωση έχει διαφοροποιηθεί σε σχέση με την εκτίμηση που έγινε στις αρχές του 2003 και που χρησιμοποιήθηκε αυτούσια στον υπολογισμό του ισοζυγίου που συμπεριλήφθηκε στη παρουσίαση της υφιστάμενης κατάστασης στην αρχή του έργου. Για τον υπολογισμό της αρδευτικής κατανάλωσης, το προσωπικό της ΑΝΑΤΟΛΙΚΗ Α.Ε. αναζήτησε τις επικαιροποιημένες βάσεις δεδομένων καλλιεργειών των υπηρεσιών των Διευθύνσεων Γεωργίας & Αγροτικής Ανάπτυξης. Οι βάσεις αυτές έχουν ενημερωθεί μέχρι και το έτος 2003 για το Νομό Θεσσαλονίκης, ενώ δεν υπάρχουν νεότερα δεδομένα από τον Νομό Χαλκιδικής. Έτσι για το Δήμο Ανθεμούντα και ειδικότερα τα Δημοτικά Διαμερίσματα εντός της λεκάνης του ποταμού Ανθεμούντα χρησιμοποιήθηκαν οι εκτιμήσεις που αναφέρονται στα δεδομένα του 1999. Τα δεδομένα αυτά εκτιμάται ότι δεν απέχουν σημαντικά από την σημερινή κατάσταση στο Δήμο Ανθεμούντα γεγονός που επιβεβαιώνεται από τη γενικότερη τάση στην υπόλοιπη λεκάνη όπως αυτή αποτυπώνεται στα δεδομένα μέχρι το 2003. Σημαντική διαφοροποίηση στην συνολική αρδευτική κατανάλωση της λεκάνης δημιουργήθηκε από το γεγονός ότι δεν συνυπολογίστηκαν οι καταναλώσεις για το τμήμα του Δήμου Μίκρας το οποίο βρίσκεται εντός της λεκάνης. Η επιλογή αυτή των μελετητών της ΑΝΑΤΟΛΙΚΗ Α.Ε. στηρίχτηκε αφενός στη περιορισμένη έκταση του Δήμου εντός της λεκάνης και αφετέρου στον ελάχιστο αριθμό ποτιστικών καλλιεργειών που εντοπίστηκαν εντός των ορίων της λεκάνης. Η υδρευτική κατανάλωση επικαιροποιήθηκε από τα στοιχεία που βρέθηκαν στις Δ.Ε.Υ.Α. των δήμων Θέρμης, Βασιλικών και Ανθεμούντα για τα δημοτικά διαμερίσματα εντός της λεκάνης. Για τον Δήμο Μίκρας μετά από επικοινωνία με τους υπεύθυνους του δήμου έγινε εκτίμηση για την κατανάλωση από γεωτρήσεις εντός της λεκάνης ενώ στη ποσότητα αυτή προστέθηκαν οι ποσότητες νερού που καταναλώνει ετήσια ο Δήμος μέσω του Συνδέσμου Κοινής Ύδρευσης 10 Κοινοτήτων οι γεωτρήσεις του οποίου βρίσκονται εντός της λεκάνης. Τα πιο αξιόπιστα στοιχεία που βρέθηκαν στις χρεώσεις του συνδέσμου προς τον Δήμο Μίκρας αναφέρονται στο έτος 2002. Τα στοιχεία αυτά όμως διαφωνούν με τα πλέον σύγχρονα στοιχεία για τις καταναλώσεις τα οποία συγκεντρώθηκαν από προσωπική επικοινωνία ΑΝΑΤΟΛΙΚΗ Α.Ε. Αναπτυξιακή Ανώνυμη Εταιρεία Ανατολικής Θεσσαλονίκης 12
με τη Γεν. Διευθύντρια της νεοσύστατης Δ.Ε.Υ.Α.Κ Μίκρας. Οι μελετητές έκριναν ως πιο αξιόπιστη πηγή την Δ.Ε.Υ.Α.Κ τα στοιχεία της οποίας και χρησιμοποιήθηκαν. Η βιομηχανική κατανάλωση στη λεκάνη εκτιμήθηκε από βάση δεδομένων η οποία αναφέρεται από το 1963 μέχρι το 2003. Η βάση δημιουργήθηκε από Στοιχεία για τις βιομηχανικές γεωτρήσεις του Δήμου Ανθεμούντα από την Π.Κ.Μ. Στοιχεία σε σχέση με τη παροχή εξόδου από τις βιομηχανικές μονάδες επεξεργασίες λυμάτων, τα οποία ελήφθησαν από τη Διεύθυνση Προστασίας Περιβάλλοντος της Νομαρχίας Θεσσαλονίκης. Τέλος τα στοιχεία που αφορούν την κατανάλωση του ζωικού κεφαλαίου προέρχονται από τη Στατιστική Υπηρεσία της Διεύθυνσης Αγροτικής Ανάπτυξης και στοιχεία του ΕΘ.Ι.ΑΓ.Ε για την εκτίμηση της ημερήσιας αναγκών κάθε κατηγορίας του ζωικού κεφαλαίου. Οι βάση δεδομένων της ΑΝΑΤΟΛΙΚΗ Α.Ε. ενημερώθηκε μέχρι το 2003 για το νομό Θεσσαλονίκης, ενώ για το Δήμο Ανθεμούντα (Ν. Χαλκιδικής) δεν βρέθηκαν αντίστοιχα δεδομένα για το διάστημα 2000 2003 και χρησιμοποιήθηκε ο μέσος όρων των προηγούμενων 2 ετών. Συνεπώς το συνολικό ισοζύγιο της λεκάνης μετά τη νέα προσέγγιση που πραγματοποιήθηκε παρουσιάζει την παρακάτω εικόνα Άρδευση 17.307.376 m 3 /έτος + Ύδρευση 3.464.063 m 3 /έτος + Βιομηχανία 1.570.897 m 3 /έτος = Κατείσδυση 5.140.000 m 3 /έτος + Μεταβολή αποθεμάτων -17.525.341 m 3 /έτος + Κτηνοτροφία 323.004 m 3 /έτος Είναι φανερό ότι η σημαντική μείωση των αποθεμάτων, λόγω της έλλειψης στοιχείων, προκύπτει μέσα από πλήθος παραδοχών γεγονός που περιορίζει την ακρίβεια των υπολογισμών. Εντούτοις το τελικό συμπέρασμα επιβεβαιώνει τις παλαιότερες εκτιμήσεις του ισοζυγίου οι οποίες χρησιμοποίησαν μερικώς διαφορετική μεθοδολογία και είναι ενδεικτικό της κατάστασης των υδατικών πόρων που επικρατεί στη λεκάνη. ΑΝΑΤΟΛΙΚΗ Α.Ε. Αναπτυξιακή Ανώνυμη Εταιρεία Ανατολικής Θεσσαλονίκης 13
4. ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ Τα σημαντικότερα προβλήματα τα οποία αντιμετωπίστηκαν κατά την εκπόνηση του ισοζυγίου είναι τα παρακάτω: Η δυσκολία και η έλλειψη συστηματικής και αξιόπιστης καταγραφής και αξιολόγησης μετρήσεων υδρολογικών και υδρογεωλογικών παραμέτρων. Η λειτουργία του υφιστάμενου μετεωρολογικού δικτύου του προγράμματος θα μειώσει σημαντικά την ανάγκη χρήσης ιδιαίτερων στατιστικών μεθοδολογιών και συνεπώς θα προσφέρει σημαντικά ακριβέστερη γνώση των μετεωρολογικών παραμέτρων. Σημαντική δυσκολία και έλλειψη πλήρης καταγραφής των υφιστάμενων χρήσεων και καταμέτρησης των ποσοτήτων νερού που χρησιμοποιείται από κάθε χρήστη. Ασαφή και ελλειμματικά δεδομένα αρμόδιων κρατικών υπηρεσιών (Διεύθυνση Γεωργίας-Νομαρχίας) αναφορικά με τις χρήσεις γης και τις καλλιέργειες σε επίπεδο ΟΤΑ και σημαντική χρονική καθυστέρηση επικαιροποίησης της πληροφορίας. Κατ αυτήν την έννοια η προσπάθεια προσέγγισης του υδρολογικού ισοζυγίου στην εξεταζόμενη λεκάνη έχει αβεβαιότητες και δύναται να έχει χρηστικότητα μόνο κατ εκτίμηση. Παρόλα αυτά η κατάρτιση του νέου υδατικού ισοζυγίου της λεκάνης έδειξε εκ νέου υψηλή ελλειμματικότητα. Το έλλειμμα αυτό «καλύπτεται», για να αντιμετωπισθεί η ζήτηση σε νερό, με υπεραντλήσεις υπόγειων νερών, οι οποίες αφαιρούνται από τα μόνιμα (μη ανανεώσιμα) υδατικά αποθέματα. Το γεγονός αυτό οδηγεί σε συνεχή πτώση της στάθμης των υπόγειων υδάτων σε βαθύτερα επίπεδα καθώς και σε βαθμιαία εξάντληση των μόνιμων αποθεμάτων. Η συνέχιση του υφιστάμενου μοντέλου διαχείρισης των υπόγειων υδάτων σε συνδυασμό με την διαρκή αύξηση του πληθυσμού στη λεκάνη σε περιοχές που αποτελούν πόλο έλξης για μόνιμη κατοικία μακροπρόθεσμα θα οδηγήσει σε εξάντληση των μόνιμων αποθεμάτων. Αν λάβει χώρα το σενάριο αυτό, οι υπόγειοι υδροφόροι θα διαθέτουν μόνο τις ετήσια ανανεώσιμες από τις κατεισδύσεις ποσότητες νερού. Από αυτές δε, ένα μόνο τμήμα θα είναι εκμεταλλεύσιμο και μάλιστα σε σημαντικό βάθος. Η άνιση χρονική και χωρική κατανομή των κατακρημνισμάτων αλλά και των αντλήσεων στη διάρκεια του έτους σε συνδυασμό με την μη σωστή διαχείριση των υδατικών πόρων της λεκάνης οδηγεί στην υποβάθμιση αυτών. Ο περιορισμός της υπερκατανάλωσης κυρίως στην άρδευση αλλά και η σημαντική ποσότητα νερού που απορρέει επιφανειακά και καταλήγει ανεκμετάλλευτο στη θάλασσα, αποτελούν τους κύριους άξονες στους οποίους πρέπει να κινηθούν οι πολιτικές διαχείρισης του υδατικού δυναμικού στη λεκάνη σε μια προοπτική αειφόρου οικονομίας ύδατος. ΑΝΑΤΟΛΙΚΗ Α.Ε. Αναπτυξιακή Ανώνυμη Εταιρεία Ανατολικής Θεσσαλονίκης 14