Η ΣΥΓΧΡΟΝΗ ΜΟΡΦΟΛΟΓΙΚΗ ΕΞΕΛΙΞΗ ΤΟΥ ΕΛΤΑ ΤΟΥ ΠΟΤΑΜΟΥ ΑΛΦΕΙΟΥ, ΩΣ ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑ ΤΩΝ ΦΥΣΙΚΩΝ ΙΕΡΓΑΣΙΩΝ ΚΑΙ ΤΗΣ ΑΝΘΡΩΠΙΝΗΣ ΠΑΡΕΜΒΑΣΗΣ. Γ. Γκιώνης 1, Σ. Ε. Πούλος 2, Π. Γιαλούρης 2 και Θ. Γιαννόπουλος 2 1 Πανεπιστήµιο Πατρών, Τµήµα Γεωλογίας, Εργαστήριο Θαλάσσιας Γεωλογίας και Φυσικής Ωκεανογραφίας, 265 00 Πάτρα. 2 Πανεπιστήµιο Αθηνών, Τµήµα Γεωλογίας και Γεωπεριβάλλοντος, Τοµέας Γεωγραφίας και Κλιµατολογίας, Πανεπιστηµιούπολη, Ζωγράφου, 157 84, Αθήνα. Περίληψη Η εξέλιξη των δελταϊκών παράκτιων περιοχών είναι το αποτέλεσµα της αλληλοεπίδρασης µεταξύ χερσαίων (στερεοπαροχή, παράκτια µορφολογία) και θαλάσσιων διεργασιών (κύµατα, παράκτια ρεύµατα). Το δέλτα του Αλφειού Ποταµού και ειδικότερα η περιοχή των εκβολών υφίσταται έντονη διάβρωση τις τελευταίες δεκαετίες (οπισθοχώρηση ακτογραµµής >1 m/a), ως αποτέλεσµα της δραµατικής µείωσης της ποτάµιας στερεοµεταφοράς µετά την κατασκευή και δεύτερου φράγµατος σε απόσταση µόλις 6 km από τις εκβολές, σε συνδυασµό µε το πολύ έντονο υδροδυναµικό παράκτιο καθεστώς µε κύµατα ύψους >3 m και ισχυρά παράκτια ρεύµατα κατά µήκος της ακτής µε δυνητική ικανότητα ετήσιας στερεοµεταφοράς >2 10 6 m 3. 1 RECENT MORPHOLOGICAL EVOLUTION OF THE DELTAIC COAST OF R. ALFIOS DUE TO NATURAL PROCESSES AND HUMAN IMPACT. G. Ghionis 1, S.E. Poulos 2, P. Gialouris 2 & Th. Gianopoulos 2 University of Patras, Department of Geology, Laboratory of Marine Geology and Physical Oceanography, 265 00 Patra, Greece. 2 University of Athens, Faculty of Geology and Geoenvironment, Department of Geography and Climatology, Panepistimioupolis, Zografou, 15784, Athens, Greece. Abstract The evolution of a deltaic coastal zone is the result of the interaction between terrestrial (riverine water / sediment fluxes) and marine processes (nearshore hydrodynamics and sedimentation). The deltaic shore of the Alfios river and, in particular, its mouth area is undergoing intensive erosion over the last decades (coastline retreat >1 m/a); this has been caused by the dramatic reduction of the fluvial sediment fluxes, following the construction of the second dam at a distance of ~6 km from its mouth, in combination with the intensive nearshore hydrodynamic regime, with waves >3 m in height and, strong longshore currents associated with a potential longshore sediment transport of >2 10 6 m 3. Λέξεις κλειδιά: Keywords: δέλτα Αλφειού, παράκτια στερεοµεταφορά, διάβρωση ακτών Alfios delta, longshore sediment transport, coastal erosion 1. Εισαγωγή Η εξέλιξη των δελταϊκών παράκτιων περιοχών είναι το αποτέλεσµα της αλληλοεπίδρασης µεταξύ χερσαίων (ποτάµια στερεοπαροχή, παράκτια µορφολογία) και θαλάσσιων διεργασιών (κύµατα, παράκτια ρεύµατα). Τις τελευταίες όµως δεκαετίες η παρουσία φραγµάτων έχει προκαλέσει δραστική µείωση στον όγκο των ιζηµάτων που φθάνουν τελικά έως τις εκβολές των ποταµών (Πούλος, 1999). 1
E1K181 Οι εκβολές του Αλφειού ποταµού βρίσκονται στο βόρειο τµήµα του Κυπαρισσιακού Κόλπου (Σχήµα 1) και είναι εκτεθειµένες κυρίως σε, Ν και Ν ανέµους που λόγω των µεγάλων αναπτυγµάτων (fetch) σχετίζονται µε κύµατα µεγάλου ύψους (>6 m) και ισχυρά επιµήκη παράκτια ρεύµατα. Το µικρό εύρος της παλίρροιας (20-30 cm) (Υ.Υ.Π.Ν., 1991) θεωρείται ότι δεν έχει ουσιαστική συµµετοχή στη διαµόρφωση των παράκτιων υδροδυναµικών και γεωµορφολογικών διεργασιών. Σχήµα 1. Περιοχή εκβολών ποταµού Αλφειού (Γ.Υ.Σ, Φύλλο Πύργος, κλίµακας 1:50.000) Ο Αλφειός ποταµός µε εµβαδόν λεκάνης απορροής (περίπου 3600 km2) µεταφέρει µεγάλες ποσότητες ιζηµάτων (>2,5 106 tonnes/a), συµβάλλοντας ουσιαστικά, όχι µόνο στη µορφολογία των εκβολών, αλλά και του ευρύτερου παράκτιου δελταϊκού χώρου (Poulos et al., 2002). Τις τελευταίες όµως δεκαετίες η στερεοπαροχή του Αλφειού ποταµού έχει µειωθεί δραστικά µετά την κατασκευή του υδροηλεκτρικού φράγµατος του Λάδωνα (στα όρια των νοµών Ηλείας-Αρκαδίας) και του αρδευτικού φράγµατος του Φλόκα (περίπου 6 km από τις εκβολές του ποταµού). Στην εργασία αυτή διερευνάται το ιζηµατολογικό δυναµικό (αποθεµατικό) στην παραλιακή ζώνη των εκβολών του ποταµού σε σχέση µε την εξέλιξη της δελταϊκής ακτογραµµής µετά την κατασκευή και λειτουργία των δύο προαναφερόµενων φραγµάτων. 2
2. Συλλογή δεδοµένων - µεθοδολογία Η παράκτια γεωµορφολογία της περιοχής των εκβολών έγινε µε χρήση τοπογραφικών χαρτών (1:50.000), τοπογραφικών διαγραµµάτων (1:5.000), σειράς αεροφωτογραφιών της Γ.Υ.Σ. και µε επιτόπια τοπογραφική αποτύπωση της παραλιακής ζώνης και φωτογράφηση χαρακτηριστικών γεωµορφών σε διαφορετικά χρονικά διαστήµατα µεταξύ εκεµβρίου 2000 και εκεµβρίου 2002. Για την ιζηµατολογία (κοκκοµετρία) των εκβολών του Αλφειού συλλέχθηκαν επιφανειακά δείγµατα ιζήµατος από το µέτωπο του αιγιαλού και από τον πυθµένα της προάκτιας ζώνης µε τη χρήση δειγµατολήπτη τύπου Van Veen. Η κοκκοµετρική ανάλυση και στατιστική επεξεργασία των δειγµάτων έγινε στο Εργαστήριο του Τοµέα Γεωγραφίας και Κλιµατολογίας του Παν/µίου Αθηνών και σύµφωνα µε τη µεθοδολογία του Folk (1974). Η εκτίµηση του κυµατικού καθεστώτος όπως επίσης και ο προσδιορισµός της εποχιακής δυνητικής επιµήκους παράλιας στερεοµεταφοράς κατά µήκος της ακτογραµµής των εκβολών του Αλφειού που προκαλείται από τη δράση των κυµάτων έγινε µε βάση τα ανεµολογικά στοιχεία του Άτλαντα Ανέµου και Κύµατος (Αθανασούλης και Σκαρσουλής, 1992) και µε τη χρήση των προγνωστικών εξισώσεων του CERC (2000). 3. Αποτελέσµατα Συζήτηση 3.1. Ιζηµατολογία (κοκκοµετρία) Τα ιζήµατα στην ευρύτερη περιοχή των εκβολών του Αλφειού ποταµού κατατάσσονται κατά Folk (1974) στην κατηγορία της άµµου (S=0,074-2 mm) µε παρουσία χαλίκων (G=2-16 mm) που κυµαίνονται από <5% ((g)s) µέχρι και 25% (gs). Η κοκκοµετρική τους κατανοµή είναι σε ζώνες παράλληλες µε την ακτογραµµή (Σχήµα 2). Το γεγονός αυτό σε συνδυασµό µε την γενικά µέτρια έως πολύ καλή ταξινόµηση τους (σ Ι =0,5-1,3) υποδηλώνει την έντονη επεξεργασία και τελική διευθέτηση τους από την κυµατική δράση. Σχήµα 2. Κοκκοµετρική ταξινόµηση των επιφανειακών ιζηµάτων (κατά Folk, 1974). 3
3.2. Κυµατικό καθεστώς Οι εκβολές του Αλφειού ποταµού υπόκεινται σε έντονο κυµατικό καθεστώς από δυτικές και νότιες διευθύνσεις (Πίνακας 1) µε κύµατα που φθάνουν και ξεπερνούν ακόµη και τα 6 m τα οποία κινούνται σε συνθήκες ρηχών νερών (d<l/20) σε βάθη µικρότερα των 12 m, συµβάλλοντας ουσιαστικά στη µεταφορά των παράκτιων ιζηµάτων. Αντιθέτως λόγω του ακρωτηρίου του Κατακóλου τα κύµατα από Β διευθύνσεις είναι πολύ µικρότερα (<4 m) ακόµη και για εντάσεις ανέµου >40 knots και επηρεάζουν τον πυθµένα σε βάθη d<5 m (Πίνακας 2). Πίνακας 1. Πρόγνωση µέγιστων χαρακτηριστικών κύµατος (Ηs:σηµαντικό ύψος, Τ: περίοδος, L: µήκος) για N, Ν και ανέµους µε περιορισµένη διάρκεια πνοής σύµφωνα µε τη µεθοδολογία του CERC (2000). Ταχ.ανέµου (knots) Ταχ.ανέµου (m/s) Hs T (s) L 1-3 1,03 0,03 0,72 0,8 4-6 2,57 0,17 1,84 5,3 7-10 4,37 0,52 3,22 16,2 11-16 6,95 1,40 5,29 43,7 17-21 9,77 2,97 7,71 92,7 22-27 12,60 5,28 10,28 164,9 >27 >13,33 6,00 12,00 224,6 Πίνακας 2. Πρόγνωση µέγιστων χαρακτηριστικών κύµατος (Η: ύψος, Τ: περίοδος, L: µήκος) για B άνεµο µε περιορισµένο µήκος αναπτύγµατος πνοής(60 km) (CERC, 2000). Tαχ.ανέµου (knots) Ταχ.ανέµου (m/s) Hs T (s) L 1-3 1,03 0,09 2,18 7,4 4-6 2,57 0,28 3,16 15,6 7-10 4,37 0,55 3,92 23,9 11-16 6,95 0,97 4,73 34,9 17-21 9,77 1,47 5,43 45,9 22-27 12,60 2,01 6,02 56,5 28-33 15,69 2,63 6,58 67,5 34-40 19,03 3,34 7,12 79,0 >40 >23,15 4,56 7,88 97,0 3.3. Στερεοµεταφορά κατά µήκος της ακτογραµµής. Ο υπολογισµός της δυνητικής επιµήκους στερεοµεταφοράς έγινε για το βόριο και νότιο τµήµα των εκβολών, λόγω του διαφορετικού προσανατολισµού τους ως προς τη διεύθυνση των εισερχοµένων κυµάτων. Τα αποτελέσµατα ανά εποχή παρατίθενται στον Πίνακα 3, όπου φαίνεται ότι η δυνητική παράκτια στερεοµεταφορά αποκτά τη µέγιστη τιµή της κατά την περίοδο του χειµώνα, την ελάχιστη κατά τη διάρκεια του καλοκαιριού, ενώ σε ετήσια βάση έχει (µέση) φορά από νότο προς βορά µε τιµή µεγαλύτερη των 2 10 6 m 3 /a. Στον Πίνακα 4 φαίνεται καθαρά η επίδραση των νοτίων ανέµων στην προς Βορά µεταφορά των ιζηµάτων, καθώς η δυνητική στερεοµεταφορά είναι µια τάξη µεγέθους µεγαλύτερη από τη στερεοµεταφορά που οφείλεται στα κύµατα Β, και Ν διευθύνσεων και η οποία είναι προς Νότο. 4
Πίνακας 3. Εποχιακή και ετήσια δυνητική στερεοµεταφορά κατά µήκος της ακτής (m 3 /sec) στο βόρειο και νότιο τµήµα των εκβολών του Αλφειού ποταµού. (+: διεύθυνση προς Β) υνητική στερεοµεταφορά κατά µήκος της ακτογραµµής ΕΠΟΧΗ Qs (10 3 m 3 /s) ΒΟΡΕΙΟ ΤΜΗΜΑ ΝΟΤΙΟ ΤΜΗΜΑ ΣΥΝΟΛΙΚΑ ΧΕΙΜΩΝΑΣ +27,21 +6,82 34,02 ΑΝΟΙΞΗ +13,32 +6,14 19,46 ΚΑΛΟΚΑΙΡΙ + 0,90-0,62 0,28 ΦΘΙΝΟΠΩΡΟ + 5,83 +5,82 11,66 ΕΤΗΣΙΑ +47,26 18,16 65,42 Πίνακας 4. Συνολικός όγκος ιζηµάτων που µεταφέρονται δυνητικά ετησίως από τα παράκτια ρεύµατα κατά µήκος της ακτής για τις τέσσερις επικρατούσες διευθύνσεις ανεµογενών κυµάτων ιεύθυνση κυµάτων Όγκος µεταφερόµενων ιζηµάτων (10 3 m 3 /a) Β -3-231 Ν -254 Ν +2.544 Ετήσιο 2.055 3.3. Ανθρώπινη παρέµβαση Η ανθρώπινη παρέµβαση στο παράκτιο περιβάλλον του δέλτα του ποταµού Αλφειού έχει γίνει κυρίως µε την κατασκευή και λειτουργία των δύο φραγµάτων του Λάδωνα (1955) και του Φλόκα (1970). Το φράγµα του Λάδωνα απέκοψε περίπου το 25% της λεκάνης απορροής του ποταµού, ποσοστό που πλησιάζει το 97% του συνολικού της εµβαδού, µετά και την κατασκευή και λειτουργία του αρδευτικού φράγµατος του Φλόκα στις αρχές της δεκαετίας του 1970. Έτσι όλο το φορτίο κοίτης δεν µπορεί να φθάσει στις εκβολές, ενώ και το µεγαλύτερο ποσοστό του αιωρούµενου υλικού κατακρατείται πίσω από τα δύο φράγµατα. Επιπλέον, έγιναν και εκτεταµένες αµµοληψίες στον κατώτερο ρου του ποταµού (κατάντι του φράγµατος του Φλόκα) από τη δεκαετία του 1980 µέχρι και πριν από λίγα χρόνια. Ως συνέπεια της δραστικής µείωσης της στερεοπαροχής του ποταµού που εκτιµάται να υπερβαίνει τους 2,5 10 6 tοnnes/a σε συνδυασµό µε την έντονη δυνητική παράκτια στερεοµεταφορά 2 10 6 m 3 /a (φαινόµενη πυκνότητα ιζήµατος (χαλαζία) 1.600 kgr/m 3 ), έχουµε την εκδήλωση εκτεταµένης διάβρωσης της παραλιακής ζώνης µε δραµατική υποχώρηση της ακτογραµµής κυρίως στην περιοχή των εκβολών, όπως παραστατικά φαίνεται και στο Σχήµα 3, που προκύπτει από τη συγκριτική µελέτη µιας σειράς αεροφωτογραφιών από το 1945 (πριν την κατασκευή των φραγµάτων) µέχρι και το 1984. Η οπισθοχώρηση της ακτογραµµής συνεχίζεται µέχρι σήµερα και τα αποτελέσµατά της είναι ιδιαίτερα εµφανή σε µεγάλο αριθµό παραθαλάσσιων κατοικιών, κτισµένων αυθαίρετα πάνω στην πρώτη σειρά παράκτιων θινών, που γκρεµίστηκαν από τα κύµατα και τα υλικά τους παρασύρθηκαν από τα παράκτια ρεύµατα µέσα σε λίγους µήνες και κυρίως στη διάρκεια της χειµερινής περιόδου. Είναι δε χαρακτηριστική η συνολική οπισθοχώρηση της ακτογραµµής εκατέρωθεν των εκβολών, µε εντονότερη αυτή στο βόρειο τµήµα (Σχήµα 3). Το γεγονός δε ότι η ακτογραµµή οπισθοχωρεί σε όλο το µήκος των εκβολών (και εντονότερα στο βόρειο τµήµα) είναι ενδεικτικό των υψηλών ρυθµών και της έντασης των διαβρωτικών φαινοµένων. 5
Σχήµα 3. Μεταβολή της θέσης της δελταϊκής ακτογραµµής µεταξύ των ετών 1945 και 1984 (Γκιώνης, 2001) 4. Συµπεράσµατα Το δέλτα του ποταµού Αλφειού, και ειδικότερα η περιοχή των εκβολών, υφίσταται έντονη διάβρωση τις τελευταίες δεκαετίες (οπισθοχώρηση ακτογραµµής >1 m/a), ως αποτέλεσµα της δραµατικής µείωσης της ποτάµιας στερεοµεταφοράς µετά την κατασκευή και δεύτερου φράγµατος σε απόσταση µόλις 6 km από τις εκβολές, σε συνδυασµό µε το πολύ έντονο παράκτιο υδροδυναµικό καθεστώς µε κύµατα ύψους >3 m και ισχυρά ρεύµατα κατά µήκος της ακτής µε ετήσια δυνητική ικανότητα στερεοµεταφοράς >2 10 6 m 3. Συµπεραίνεται ότι σε παράκτια δελταϊκά περιβάλλοντα, η ανθρώπινη παρέµβαση στο ποτάµιο σύστηµα πρέπει να γίνεται µε ιδιαίτερα προσεκτικό τρόπο και ειδικότερα όταν αυτή επηρεάζει τη ροή µάζας είτε του νερού, είτε των ιζηµάτων. Στην περίπτωση κατά την οποία οι επιπτώσεις είναι αναπόφευκτες, όπως στην περίπτωση της σχέσης φράγµατος-ποτάµιας στερεοπαροχής-θαλάσσιων διεργασιών, θα πρέπει να λαµβάνεται µέριµνα για τον κατά το δυνατόν περιορισµό τόσο των φυσικών συνεπειών, που στη συγκεκριµένη περίπτωση είναι η διάβρωση των δελταϊκών αποθέσεων, όσο και 6
των κοινωνικο-οικονοµικών επιπτώσεων, π.χ εµποδίζοντας την αναπτυξιακή δραστηριότητα σε επισφαλή τµήµατα της ακτογραµµής. Ευχαριστίες Ο Σ.Ε. Πούλος ευχαριστεί τον Ειδικό Λογαριασµό Κονδυλίων Έρευνας (ΕΛΚΕ) του ΕΚΠΑ για την κάλυψη µέρους των εξόδων της παρούσας έρευνας µέσω του Προγράµµατος ΚΑΠΟ ΙΣΤΡΙΑΣ (70/4/4257). Βιβλιογραφία Αθανασούλης Γ. Α. και Ε.Κ. Σκαρσουλής, 1992. Άτλας Ανέµου και Κύµατος, βορειοανατολικής Μεσογείου θαλάσσης. Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο, Τµήµα Ναυπηγών Μηχανολόγων Μηχανικών. Γκιώνης Γ., 1993. Γεωµορφολογικές διεργασίες και ρυθµικές γεωµορφές στην παράκτια ζώνη του Κυπαρισσιακού κόλπου. Πρακτικά 3ου Πανελλήνιου Γεωγραφικού Συνεδρίου, Αθήνα, σ. 345-349. Γκιώνης, Γ., 2001. Μορφοδυναµικές Μεταβολές της Ακτής του Κυπαρισσιακού Κόλπου σε Σχέση µε το Κυµατικό Καθεστώς. Αδηµοσίευτη ιδακτορική ιατριβή, Πανεπιστήµιο Πατρών, Τµήµα Γεωλογίας, 338 σ. Πούλος Σ., 1999. Ο ρόλος των φραγµάτων στην υδάτινη και ιζηµατολογική δίαιτα της Ελληνικής παράκτιας ζώνης. Πρακτικά 5 ου Πανελλήνιου Γεωγραφικού Συνέδριου, 11-13/11/1999, σελ. 600-607. Υδρογραφική Υπηρεσία Πολεµικού Ναυτικού, 1991. Στοιχεία Παλίρροιας Ελληνικών Λιµένων. Υ.Υ.Π.Ν., Αθήνα 1991, 71 p. CERC (Coastal Engineering Research Centre), 2000. Coastal Engineering Mannual, US Army Corps of Engineers, Washington DC 21314. Ghionis G. and G Fertentinos,. 1992. The morpho- and hydrodynamics of the coastal zone of the gulf of Kyparissia. 33rd Congress-Plenary Assembly of CIESM, Trieste, Italy. Folk, R.L., 1974. Petrology of Sedimentary Rocks. 183 pp. (Hemphill Publishing Company, Austin, Texas). Poulos S.E., G Voulgaris., V Kapsimalis., M.Collins & G. Evans, 2002. Sediment fluxes and the evolution of a riverine-supplied tectonically-active coastal system: Kyparissiakos Gulf, Ionian Sea (eastern Mediterranean). (In:) Jones S.J. & Frostick L.E. (eds) Sediment Flux to Basins: Causes, Controls and Consequences. Geological Society, London, Special Publications, 191, 247-266. 7