Προσοµοίωση και Αποτίµηση της Λειτουργίας του Ταµιευτήρα της Κάρλας

Ολοκληρωµένη ιαχείριση Υδατικών Πόρων 267 Προσοµοίωση και Αποτίµηση της Λειτουργίας του Ταµιευτήρα της Κάρλας Α. ΛΟΥΚΑΣ Ν. ΜΥΛΟΠΟΥΛΟΣ Γ. ΜΥΛΟΠΟΥΛΟΣ Ε. ΜΟΥΣΤΑΚΑ Αν. Καθηγητής Π.Θ. Επίκ. Καθηγητής Π.Θ. Καθηγητής Α.Π.Θ. Πολιτικός Μηχανικός Περίληψη Στην εργασία αυτή αναπτύχθηκε µία διαδικασία προσοµοίωσης της λειτουργίας του ταµιευτήρα της Κάρλας. Η διαδικασία προσοµοίωσης βασίζεται σε ένα αδροµερές µηνιαίο υδρολογικό µοντέλο και σε ένα µοντέλο προσοµοίωσης λειτουργίας ταµιευτήρα. Με τη διαδικασία αυτή έγιναν δύο ειδών προσοµοιώσεις: µία ιστορική προσδιοριστική για την περίοδο 1960-1993 και µία στοχαστική, µε τη µέθοδο Monte Carlo, για την οποία δηµιουργήθηκαν συνθετικά δεδοµένα για 10000 έτη. Οι προσοµοιώσεις έγιναν για τέσσερα διαχειριστικά σενάρια που αφορούν στην ενδεχόµενη εκτροπή της φυσικής απορροής της λεκάνης του Καλοχωρίου στον ταµιευτήρα και στα επίπεδα µείωσης των αντλήσεων από τις αρδευτικές γεωτρήσεις στην περιοχή, µε ταυτόχρονη αύξηση των απολήψεων νερού από τον ταµιευτήρα. Η αξιολόγηση της λειτουργίας του ταµιευτήρα της Κάρλας έγινε µε δύο κριτήρια: ένα διαχειριστικό που αφορά στην κάλυψη των αρδευτικών αναγκών, και ένα περιβαλλοντικό που αφορά στη διατήρηση του υγρότοπου της τεχνητής λίµνης. Από τις προσοµοιώσεις καθορίσθηκαν οι πιθανότητες κάλυψης των αρδευτικών αναγκών και ικανοποίησης του περιβαλλοντικού κριτηρίου, που κρίνουν τη λειτουργικότητα του έργου. Abstract In this work, a simulation procedure of the Karla reservoir operation was developed. This simulation procedure is based on a lumped monthly hydrological model and a model of reservoir operation. Two simulations were performed for four water management scenarios: one historical deterministic simulation for the period 1960-1993, and one stochastic Monte Carlo simulation. Two criteria were used for the evaluation of the Karla reservoir operation: one water management criterion and one environmental criterion. The probability of successful withdrawal of irrigation requirements and the probability of the environmental criterion satisfaction were determined. 1. ΕΙΣΑΓΩΓΗ Η λίµνη Κάρλα, ή αρχαία Βοιβηίς, καταλάµβανε µέχρι το 1962 το χαµηλότερο σηµείο της Θεσσαλικής πεδιάδας. Η λίµνη δεχόταν σηµαντικές εισροές γλυκού νερού διότι, πέρα από τα νερά της λεκάνης απορροής της, ήταν αποδέκτης µέρους της πληµµυρικής παροχής του Πηνειού µέσω του ρεύµατος Ασµάκι (Σχήµα 1). Οι εκροές νερού από τη λίµνη οφείλονταν κυρίως στην εξάτµιση και τις απώλειες νερού από τον πυθµένα και τις όχθες της. Η εισροή σηµαντικών όγκων νερού, σε συνδυασµό µε το µικρό βάθος της λίµνης, ευνοούσαν την ιχθυοπαραγωγή, την υδρόβια βλάστηση και τη φιλοξενία υδρόβιων πτηνών. Αν υπήρχε σήµερα η λίµνη Κάρλα, θα ήταν ένας από τους πέντε σηµαντικότερους υγροτόπους στην Ελλάδα. Η µικρή κλίση του πυθµένα της λίµνης είχε ως αποτέλεσµα, ανάλογα µε τη σχέση εισροών-εκροών, το εµβαδόν της να κυµαίνεται µεταξύ 40 και 180 km 2. Αυτό είχε ως επακόλουθο, η παγίδευση πληµµυρικών υδάτων στη λίµνη να συνοδεύεται από την κατάκλυση µεγάλων γεωργικών εκτάσεων γύρω από αυτή, ενώ παράλληλα προκαλούσε προβλήµατα στράγγισης και αύξησης της συγκέντρωσης αλάτων στα εδάφη της γύρω περιοχής. Η ανάγκη για την αντιπληµµυρική προστασία της περιοχής και την απόκτηση γεωργικών εκτάσεων, αποτέλεσε την αιτία για την εκπόνηση διαφόρων µελετών που πραγµατοποιήθηκαν µετά την απελευθέρωση της Θεσσαλίας, το 1881. Σύµφωνα µε τις µελέτες, η αξιοποίηση της περιοχής συνδεόταν µε την κατασκευή αντιπληµµυρικών και αποστραγγιστικών έργων, την αποξήρανση της λί- µνης µέσω σήραγγας προς τον Παγασητικό Κόλπο και την κατασκευή ενός ταµιευτήρα σε τµήµα της παλιάς λί- µνης. Ο ταµιευτήρας θα χρησίµευε για την ανάσχεση πληµµυρών και την αποταµίευση µέρους της χειµερινής παροχής του Πηνειού για άρδευση. Με την ολοκλήρωση των πρώτων έργων αντιπληµµυρικής προστασίας το 1949, που περιελάµβαναν τους ορεινούς συλλεκτήριους αγωγούς και τα αναχώµατα του Πηνειού, περιορίσθηκε η λεκάνη απορροής της κατά το 1/3 και αποκόπηκε η τροφοδοσία της από τον ποταµό, µε συνέπεια τη µείωση των εισροών και την υποβάθµιση του υγρότοπου της λίµνης. Η τελική αποστράγγιση της λίµνης το 1962, µε την κατασκευή της σήραγγας αποστράγγισης και µέρους του αποστραγγιστικού δικτύου, δεν έλυσε πλήρως τα προβλήµατα, διότι δεν κατασκευάσθηκαν: 1) ο προβλεπόµενος από τις µελέτες ταµιευτήρας και 2) τα έργα που συνδέονταν µε αυτόν. Ο ταµιευτήρας αυτός δεν κατασκευάσθηκε λόγω αντιρρήσεων που αφορούσαν τη θέση εγκατάστασης, την έκταση που θα καταλάµβανε, και το κατά

268 πόσο πέρα από την αντιπληµµυρική προστασία θα χρησί- µευε και για την αποθήκευση νερού για άρδευση. Η αναστολή των έργων κατασκευής του ταµιευτήρα δεν επέτρεψε να ολοκληρωθούν τα έργα αντιπληµµυρικής προστασίας και αποθήκευσης νερού, µε αποτέλεσµα την εµφάνιση των εξής περιβαλλοντικών προβληµάτων [1]: 1) εξάντληση των υπογείων υδάτων και πτώση της στάθµης του υδροφορέα, που σήµερα βρίσκεται σε βάθος µεγαλύτερο των 200 m, ως αποτέλεσµα του περιορισµού του φυσικού εµπλουτισµού από την επιφανειακή απορροή και της ανεξέλεγκτης ανόρυξης γεωτρήσεων, 2) εµφάνιση ρηγµάτων λόγω της υπερβολικής πτώσης της στάθµης του υδροφορέα, 3) κατάκλυση περιοχών µε µικρή κλίση και την πληµµελή στράγγιση, 4) υποβάθµιση των εδαφών λόγω συγκέντρωσης αλάτων και διάβρωσή τους, 4) ρύπανση του Παγασητικού Κόλπου µε βιοµηχανικούς και γεωργικούς ρύπους µε άµεση συνέπεια την εµφάνιση πλαγκτόν, 5) µεταβολή του µικροκλίµατος, 6) µείωση της βιοποικιλότητας της πανίδας και χλωρίδας της περιοχής. Αποτέλεσµα των περιβαλλοντικών προβληµάτων ήταν να υπάρξουν αρνητικές επιπτώσεις στη δηµόσια υγεία, στην κοινωνία και στην οικονοµία των οικισµών της περιοχής. Τα παραπάνω προβλήµατα διογκώθηκαν µε την πάροδο του χρόνου, αλλά, µόλις το 1982 εκπονήθηκε η προµελέτη για τον ταµιευτήρα της Κάρλας και τα συναφή έργα. Το επόµενο διάστηµα εκπονήθηκαν και άλλες µελέτες για την επαναδηµιουργία της λίµνης Κάρλας µε συχνά αντικρουόµενες προτάσεις [1]. Το 1995 εκπονήθηκε η «Οριστική Μελέτη Ταµιευτήρα Κάρλας και συναφών έργων» µε βάση την προµελέτη του 1982 [2]. Τέλος, το 1999 εκπονήθηκε η Περιβαλλοντική Τεχνική Έκθεση, συνοδευµένη από µελέτη κόστους-οφέλους και υποστηρικτικές µελέτες [3], και δηµοπρατήθηκε η κατασκευή των έργων. Σήµερα, ο ταµιευτήρας της Κάρλας και τα συναφή έργα βρίσκονται στη φάση της κατασκευής. Σκοπός της εργασίας αυτής είναι η µελέτη και αποτί- µηση της λειτουργίας του ταµιευτήρα της Κάρλας. Οι εισροές και εκροές του ταµιευτήρα, και η λειτουργία του προσοµοιώθηκαν προσδιοριστικά και στοχαστικά µε ένα σύστηµα προσοµοίωσης. Στόχος της εργασίας είναι η α- ξιολόγηση της λειτουργίας του ταµιευτήρα βάσει δύο κριτηρίων που αφορούν την αστοχία στην κάλυψη των αρδευτικών απολήψεων από τον ταµιευτήρα και την ικανοποίηση του περιβαλλοντικού κριτηρίου ελάχιστης στάθµης του ταµιευτήρα για τη διατήρηση του οικοτόπου του ταµιευτήρα. Η αξιολόγηση πραγµατοποιήθηκε µε προσοµοίωση της λειτουργίας του ταµιευτήρα για τέσσερα σενάρια λειτουργίας που αφορούν στην ενδεχόµενη εκτροπή της φυσικής απορροής της λεκάνης του Καλοχωρίου στον ταµιευτήρα και στο επίπεδο µείωσης του ε- τήσιου όγκου νερού που αντλείται από τις αρδευτικές γεωτρήσεις στην περιοχή, καθώς και στην αντίστοιχη κάλυψη του όγκου άντλησης µε απολήψεις νερού από τον ταµιευτήρα. Υδραυλική, Υδραυλικά Έργα, Περιβαλλοντική Υδραυλική 2. ΠΕΡΙΟΧΗ ΜΕΛΕΤΗΣ 2.1. Η λεκάνη απορροής της Κάρλας Η λεκάνη απορροής της Κάρλας βρίσκεται στο νότιο ανατολικό άκρο της πεδιάδας της Λάρισας και παρουσιάζει µορφή κλειστής επιµήκους λεκάνης µήκους 35 km και πλάτους 9-15 km. Η λεκάνη έχει όρια, στο βορρά τον ποταµό Πηνειό και τον ορεινό όγκο της Όσσας, στην α- νατολή τους ορεινούς όγκους του Μαυροβουνίου και του Πηλίου, στο νότο το Χαλκοδόνιο όρος και το Μεγαβούνι και στη δύση το Φυλλήιον όρος (Σχήµα 1). Σχήµα 1: Η περιοχή της λίµνης Κάρλας Η φυσική λεκάνη της Κάρλας έχει συνολική έκταση 1663 km 2 (Σχήµα 1), αλλά, µετά την κατασκευή της συλλεκτήριας τάφρου Σ1 στα δυτικά της λεκάνης το 1950, η έκτασή της µειώθηκε σε 1093 km 2 (Σχήµα 2). Στο µέσο της λεκάνης αυτής βρίσκεται το βαθύτερο τµήµα της Θεσσαλικής πεδιάδας, τα χαµηλότερα τµήµατα της οποίας µέχρι το 1961 κάλυπταν τα νερά της λίµνης, που αποτελούσε πριν από την εκτέλεση των έργων και τον κύριο αποδέκτη της. ιοικητικά η περιοχή υπάγεται στους νο- µούς Λαρίσης και Μαγνησίας. Το κλίµα στην περιοχή κατατάσσεται στο ηπειρωτικό ηµίξηρο, χαρακτηριζόµενο από θερµό και ξηρό καλοκαίρι και ψυχρό και υγρό χει- µώνα. Η µέση θερµοκρασία είναι πάντα πάνω από το µηδέν, αλλά η χαµηλότερη θερµοκρασία που παρατηρήθηκε κατά το χειµώνα είναι 21,6 ο C. Η µέγιστη θερµοκρασία που παρατηρήθηκε το καλοκαίρι ήταν 45,2 ο C. Για τον καθορισµό των γεωµορφολογικών χαρακτηριστικών των λεκανών απορροής της µελέτης αναπτύχθηκε ένα σύστηµα γεωγραφικής πληροφορίας, στο οποίο ψηφιοποιήθηκαν οι ισοϋψείς καµπύλες µε ισοδιάσταση 20 m και δηµιουργήθηκε το ψηφιακό µοντέλο εδάφους της περιοχής. Επίσης ψηφιοποιήθηκαν και µεταφέρθηκαν στο ίδιο γεωδαιτικό σύστηµα αναφοράς όλα τα τεχνικά σχέδια των υπαρχόντων και προτεινόµενων έργων,

Ολοκληρωµένη ιαχείριση Υδατικών Πόρων 269 καθώς επίσης οι θέσεις των οικισµών, οι γεωλογικοί σχη- µατισµοί, οι θέσεις µετεωρολογικών σταθµών και άλλες χωρικές πληροφορίες. Κάρλας Τα έργα επαναδηµιουργίας της λίµνης Κάρλας αποσκοπούν στην αναβάθµιση της δυναµικής οικολογικής και περιβαλλοντικής ισορροπίας και επιπλέον στην αντιπληµµυρική προστασία της ευρύτερης περιοχής και στην αποκατάσταση των υποβαθµισµένων, σήµερα, συνθηκών του υπόγειου υδροφόρου ορίζοντα των παρά την Κάρλα περιοχών µε ταυτόχρονη εξασφάλιση επαρκών ποσοτήτων νερού από γεωτρήσεις για την ύδρευση του Βόλου. Το προτεινόµενο σχέδιο προβλέπει τη δηµιουργία τα- µιευτήρα στο χαµηλότερο τµήµα της άλλοτε λίµνης Κάρλας, έκτασης περίπου 38 km 2, διά της κατασκευής δύο αναχωµάτων, του ανατολικού µήκους 2700 m, και του δυτικού αναχώµατος, µήκους 11300 m. Τα χαρακτηριστικά στοιχεία λειτουργίας του ταµιευτήρα παρουσιάζονται στον Πίνακα 2 [2]. Πίνακας 2: Κατασκευαστικά χαρακτηριστικά του ταµιευτήρα της Κάρλας [2] Σχήµα 2: Υπολεκάνες απορροής της Κάρλας και θέσεις µετεωρολογικών σταθµών Από το ψηφιακό µοντέλο εδάφους και τις συλλεκτήριες τάφρους καθορίστηκαν τα όρια των υπο-λεκανών απορροής. Το Σχήµα 2 παρουσιάζει τις υπολεκάνες α- πορροής και τους µετεωρολογικούς σταθµούς, και ο Πίνακας 1 παρουσιάζει την έκταση και το µέσο υψόµετρο των τριών υπολεκανών απορροής. Πρέπει να επισηµανθεί ότι η λεκάνη του Καλοχωρίου δεν είναι φυσική υπολεκάνη της Κάρλας. Ωστόσο συµπεριλαµβάνεται στο Σχήµα 2 και στον Πίνακα 1, γιατί στην εργασία αυτή διερεύνηθηκε η συνεισφορά της ενδεχόµενης εκτροπής της φυσικής απορροής της στο υδατικό ισοζύγιο του ταµιευτήρα της Κάρλας. Πίνακας 1: Στοιχεία υπολεκανών απορροής της περιοχής µελέτης Υπολεκάνη Έκταση (km 2 ) Μέσο Υψόµετρο (m) Υψηλή 560 339,1 Χαµηλή 496 81,9 Καλοχωρίου 78 566,8 Για την υδρολογική προσοµοίωση των τριών υπολεκανών απορροής της περιοχής µελέτης χρησιµοποιήθηκαν δεδοµένα µηνιαίας υετόπτωσης από πέντε βροχοµετρικούς σταθµούς (Σωτήριο, Λάρισα, Ζάππειο, Χαλκιάδες, Σπηλιά) και δεδοµένα µέσης µηνιαίας θερµοκρασίας από τρεις µετεωρολογικούς σταθµούς (Λάρισα, Φάρσαλα, οµοκός) στην ευρύτερη περιοχή και για την περίοδο Οκτωβρίου 1960-Σεπτεµβρίου 1993. Οι θέσεις των περισσότερων σταθµών που έχουν χρησιµοποιηθεί στην εργασία φαίνονται στο Σχήµα 2. 2.2. Περιγραφή της λειτουργίας του ταµιευτήρα της Χαρακτηριστικό Τιµή Εµβαδόν ταµιευτήρα (km 2 ) 38 Ολική χωρητικότητα (hm 3 ) 183,88 ιαθέσιµος όγκος νερού αρδεύσεως (hm 3 ) 84,13 Όγκος ανάσχεσης πληµµυρών (hm 3 ) 42,74 Νεκρός όγκος ταµιευτήρα (hm 3 ) 57,01 Μήκος αναχωµάτων (km) 14 Υψόµετρο στέψης αναχωµάτων (m) +52,50 Ανώτατη Στάθµη Πληµµύρας (m) +50,00 Ανώτατη Στάθµη Αρδεύσεως (m) +48,80 Κατώτερη Στάθµη Αρδεύσεως (m) +46,40 Χαµηλότερο σηµείο πυθµένα (m) +43,50 Ετήσια διακύµανση στάθµης (m) 2,80 Μέγιστο βάθος στην κατώτερη στάθµη αρδεύσεως (m) 2,90 Επειδή η απορροή της λεκάνης δεν επαρκεί για τη λειτουργία του ταµιευτήρα, προβλέπεται η µεταφορά νερού στον ταµιευτήρα από τον ποταµό Πηνειό, κυρίως κατά τους χειµερινούς µήνες. Η ποσότητα του νερού θα α- ντλείται από τον Πηνειό, µε παροχή 14 m 3 /s, και θα διοχετεύεται µέσω των τάφρων και συλλεκτήριων αγωγών στον ταµιευτήρα [2]. Στον ταµιευτήρα θα αντλείται, εκτός από εξαιρετικές πληµµύρες, επίσης, η απορροή της χαµηλής υπολεκάνης, αφού πρώτα συγκεντρωθεί σε συλλεκτήρια τάφρο. Σε εξαιρετικές περιπτώσεις, που ο πληµµυρικός όγκος της χαµηλής περιοχής υπερβαίνει το άθροισµα της δυναµικότητας του αντλιοστασίου και της παροχετευτικότητας της συλλεκτήριας τάφρου, θα κατακλύζεται µέρος της χαµηλής υπολεκάνης έξω από τα αναχώµατα του ταµιευτήρα. Τα υπερχειλίζοντα νερά θα απάγονται µέσω της υφιστα-

270 µένης σήραγγας προς τον Παγασητικό µε το ρυθµό που επιτρέπει η παροχετευτικότητά της. Τα εδάφη που θα κατακλύσει ο ταµιευτήρας είναι προσχωσιγενή µε υψηλή περατότητα. Οι ετήσιες υπόγειες διαφυγές από τον ταµιευτήρα εκτιµώνται σε 20-25 hm 3 [2]. Για τον έλεγχο ανεξέλεγκτων διαφυγών νερού από τις όχθες του ταµιευτήρα προβλέπεται η κατασκευή στη βόρεια όχθη τριών αναχωµάτων στεγάνωσης, συνολικού µήκους 6900 m. Για τον ίδιο λόγο προβλέπεται επιφανειακή στεγάνωση στα άκρα των αναχωµάτων, σε έκταση συνολικά 100 στρεµµάτων. Η επιφανειακή στεγάνωση προβλέπεται µε στρώση αργίλου πάχους 1 m και προστασία µε σκύρα. 3. ΜΕΘΟ ΟΛΟΓΙΑ Για να προσοµοιωθεί η λειτουργία του ταµιευτήρα της Κάρλας απαιτείται ένα υδρολογικό µοντέλο για την προσοµοίωση της φυσικής απορροής από τις τρεις υπολεκάνες απορροής της περιοχής µελέτης και ένα µοντέλο προσοµοίωσης της λειτουργίας του ταµιευτήρα. Τα µοντέλα αυτά έχουν συνδεθεί µεταξύ τους σε ένα σύστηµα προσδιοριστικής και στοχαστικής προσοµοίωσης των έργων ανασύστασης της λίµνης Κάρλας και της δηµιουργίας του ταµιευτήρα. 3.1. Υδρολογική προσοµοίωση Η απορροή των τριών υπολεκανών απορροής µελέτης (υψηλή, χαµηλή, Καλοχωρίου) προσοµοιώθηκε χρησιµοποιώντας το αδροµερές µοντέλο που έχει προταθεί από τον Abulohom και τους συνεργάτες του [4]. Το µοντέλο αυτό έχει εφαρµοσθεί µε επιτυχία σε λεκάνες απορροής του Πακιστάν [4], της Κύπρου [5] και της Θεσσαλίας [6,7]. Στο υδρολογικό αυτό µοντέλο προστέθηκε µια υ- πορουτίνα για τη διάκριση της υετόπτωσης σε βροχή και χιόνι και τον υπολογισµό της συσσώρευσης και τήξης της χιονοστοιβάδας [7]. Η πραγµατική µηνιαία τήξη του χιονιού υπολογίζεται από µια απλή γραµµική σχέση (degreeday method) και προστίθεται στη µηνιαία βροχόπτωση αποτελώντας δεδοµένα εισόδου του µοντέλου. Η µέση επιφανειακή υετόπτωση σε κάθε λεκάνη απορροής υπολογίσθηκε χρησιµοποιώντας τη µέθοδο της βροχοβαθµίδας. Εκτός της υετόπτωσης, άλλα δεδοµένα εισόδου στο µοντέλο είναι η µέση µηνιαία θερµοκρασία της λεκάνης και η δυνητική εξατµισοδιαπνοή. Η µέση µηνιαία θερ- µοκρασία υπολογίσθηκε µε τη µέθοδο της θερµοβαθµίδας και η δυνητική εξατµισοδιαπνοή µε την µέθοδο Blaney- Criddle [8]. Στην περιοχή µελέτης, η κυριότερη καλλιέργεια στη χαµηλή υπολεκάνη είναι το βαµβάκι, ενώ η ο- ρεινή περιοχή (υψηλή υπολεκάνη και λεκάνη Καλοχωρίου) καλύπτεται, κυρίως, από φυσική βλάστηση και δενδρώδεις καλλιέργειες. Οι τιµές του φυτικού συντελεστή, Κ, [9] εκτιµήθηκαν για την κάθε καλλιέργεια και φυτοκάλυψη και χρησιµοποιήθηκαν στον υπολογισµό της δυνητικής εξατµισοδιαπνοής. Υδραυλική, Υδραυλικά Έργα, Περιβαλλοντική Υδραυλική Το µοντέλο διακρίνει τη συνολική απορροή σε δύο συνιστώσες: την άµεση απορροή και τη βασική απορροή, οι οποίες υπολογίζονται µε µη γραµµική διόδευση. Σύµφωνα µε το µοντέλο, πρώτη προτεραιότητα στο υδατικό ισοζύγιο πριν τη δηµιουργία απορροής αποτελεί η ικανοποίηση της πραγµατικής εξατµισοδιαπνοής, η οποία υπολογίζεται από τη σχέση που πρότειναν οι Vandewiele και Win [10]. Το µοντέλο µε αυτή τη µορφή έχει έξι παραµέτρους, οι τιµές των οποίων εκτιµήθηκαν από προηγούµενη ε- φαρµογή του υδρολογικού µοντέλου σε λεκάνες απορροής της Θεσσαλίας [6,7], αφού δεν υπάρχουν δεδοµένα παροχής για τη βελτιστοποίησή τους. Οι υδρολογικές προσοµοιώσεις, για κάθε υπολεκάνη απορροής, πραγµατοποιήθηκαν για την περίοδο Οκτωβρίου 1960 - Σεπτεµβρίου 1993. 3.2. Προσοµοίωση λειτουργίας των ταµιευτήρων Η γενική εξίσωση, που περιγράφει τη λειτουργία ενός ταµιευτήρα µε χρονικό βήµα το µήνα, είναι η ακόλουθη [11]: V i =V i-1 +Q i -E i -A i -Y i (1) όπου V i, V i-1 είναι ο αποθηκευµένος όγκος νερού στον ταµιευτήρα τους µήνες i, i-1, αντίστοιχα, Q i είναι η εισροή στον ταµιευτήρα το µήνα i, E i είναι η καθαρή απώλεια του ταµιευτήρα το µήνα i, A i είναι η πραγµατική α- πόληψη κατά το µήνα i και Y i είναι η υπερχείλιση κατά το µήνα i. Όλες οι ποσότητες είναι εκφρασµένες σε hm 3. Για µία δεδοµένη τιµή της µέγιστης ωφέλιµης χωρητικότητας S του ταµιευτήρα, ισχύουν οι παρακάτω περιπτώσεις: 1. Αν V i >S: (2) V i =S A i =B i Y i = V i-1 +Q i -E i -A i -S όπου B i η επιθυµητή απόληψη του µήνα i. 2. Αν 0<V i <S (3) V i =V i-1 +Q i -E i -A i A i =B i Y i =0 3. Αν V i =0 A i = V i-1 +Q i -E i (4) Y i =0 Το µέγεθος της επιθυµητής απόληψης Β i καθορίζει τον τρόπο λειτουργίας του ταµιευτήρα και κατ επέκταση τον αριθµό των αστοχιών του έργου σε µία δεδοµένη χρονική περίοδο. Η πραγµατική απόληψη Α i είναι ίση µε την επιθυµητή Β i, όταν υπάρχει η διαθέσιµη ποσότητα για

Ολοκληρωµένη ιαχείριση Υδατικών Πόρων 271 απόληψη, και είναι µικρότερη όταν δεν ικανοποιείται το περιβαλλοντικό κριτήριο της Κατώτατης Στάθµης Άρδευσης, το οποίο έχει και προτεραιότητα, σύµφωνα µε αυτά που ορίζει η οριστική µελέτη «Επαναδηµιουργίας λίµνης Κάρλας» [2]. Άρα υπάρχει ακόµη ένα µέγεθος το οποίο καθορίζει τον τρόπο λειτουργίας του ταµιευτήρα και αυτό είναι ο αριθµός των αστοχιών ικανοποίησης του περιβαλλοντικού κριτηρίου Κατώτατης Στάθµης Άρδευσης. Η αξιολόγηση της λειτουργίας του ταµιευτήρα έγινε µε βάση τα δύο παραπάνω κριτήρια. Οι απώλειες από τη λεκάνη κατάκλυσης οφείλονται στην εξάτµιση από την ελεύθερη επιφάνεια του ταµιευτήρα και στις υπόγειες διαφυγές του νερού στον πυθµένα του ταµιευτήρα. Οι ετήσιες υπόγειες διαφυγές του ταµιευτήρα εκτιµήθηκαν σε 24 hm 3 [2] και ισοκατανεµήθηκαν σε όλους τους µήνες (2 hm 3 ). Η εξάτµιση από την ε- λεύθερη επιφάνεια του ταµιευτήρα υπολογίσθηκε µε τη µέθοδο Blaney-Criddle για τη µέση µηνιαία στάθµη του ταµιευτήρα θέτοντας Κ=1. Έτσι, το ύψος των καθαρών απωλειών του µήνα i, E i, υπολογίστηκε ως η διαφορά µεταξύ της εξάτµισης, των υπόγειων διαφυγών και της υετόπτωσης στον ταµιευτήρα. Η υετόπτωση στον ταµιευτήρα υπολογίσθηκε µε τη µέθοδο της βροχοβαθµίδας για τη µέση µηνιαία στάθµη της ελεύθερης επιφάνειας του νερού. Η αναγωγή του ύψους των καθαρών απωλειών σε α- ντίστοιχο όγκο έγινε πολλαπλασιάζοντας το ύψος των καθαρών απωλειών µε το εµβαδόν της ελεύθερης επιφάνειας του νερού. Για να υπολογισθεί το εµβαδόν της ε- λεύθερης επιφάνειας του νερού χρησιµοποιήθηκαν οι χαρακτηριστικές καµπύλες στάθµης-χωρητικότητας και στάθµης-ελεύθερης επιφάνειας του ταµιευτήρα [1]. Οι σχέσεις αυτές εκτιµήθηκαν µετά την ψηφιοποίηση του ανάγλυφου της περιοχής του ταµιευτήρα από τοπογραφικά διαγράµµατα κλίµακας 1:5000 και τη δηµιουργία ψηφιακού µοντέλου εδάφους του ταµιευτήρα. Από τις χαρακτηριστικές καµπύλες του ταµιευτήρα εκτιµήθηκε η σχέση χωρητικότητας ταµιευτήρα-ελεύθερης επιφάνειας [1]. 3.3. Προσδιοριστική προσοµοίωση της λειτουργίας του ταµιευτήρα της Κάρλας Το υδρολογικό µοντέλο και το µοντέλο προσοµοίωσης της λειτουργίας του ταµιευτήρα συνδέθηκαν ώστε να προσοµοιώσουν τη λειτουργία του ταµιευτήρα της Κάρλας. Αναλυτικότερα, οι εισροές στον ταµιευτήρα της Κάρλας είναι η φυσική απορροή από τις υπολεκάνες της Κάρλας, η υετόπτωση στον ταµιευτήρα και η µεταφορά νερού από τον Πηνειό. Η φυσική απορροή των υπολεκανών προσοµοιώθηκε µε τη βοήθεια του υδρολογικού µοντέλου ενώ η υετόπτωση στον ταµιευτήρα υπολογίσθηκε µε τη µέθοδο της βροχοβαθµίδας για τη µέση µηνιαία στάθµη του ταµιευτήρα. Η συνολική ποσότητα της φυσικής απορροής, όπως υπολογίσθηκε από το υδρολογικό µοντέλο, δεν µεταφέρεται ολόκληρη στον ταµιευτήρα, αλλά 20 hm 3 νερού δεσµεύονται ετησίως στις ανάντη περιοχές για την πλήρωση µικρών δεξαµενών που βρίσκονται στη λεκάνη απορροής της Κάρλας [1]. Η ποσότητα αυτή ισοκατανεµήθηκε στους µήνες εκέµβριο Απρίλιο (4 hm 3 /µήνα) ελλείψει άλλων στοιχείων. Για τις απολήψεις νερού από τον Πηνειό, µετά από ανάλυση των µηνιαίων ελάχιστων παροχών του στην περίοδο 1960-1993, χρησιµοποιώντας τα παροχοµετρικά δεδοµένα του σταθµού Λαρίσης και θεωρώντας τις κατάντη δεσµεύσεις για απολήψεις, καθορίσθηκε ως κατώτερο κατώφλι παροχής του Πηνειού η τιµή των 30 m 3 /s. Υπολογίστηκε ότι µε µέγιστη δυνατότητα άντλησης 14 m 3 /s και για λειτουργία του αντλητικού συγκροτήµατος 18 ώρες το 24-ωρο, η µέγιστη δυνατή απόληψη από τον Πηνειό είναι περίπου 27,2 hm 3 µηνιαίως. Η απολήψιµη ποσότητα νερού αυξήθηκε κατά 15%, θεωρώντας αντίστοιχες απώλειες κατά τη µεταφορά. Οι εκροές από τον ταµιευτήρα της Κάρλας αποτελούνται από τις απολήψεις νερού για άρδευση, την εξάτµιση από την ελεύθερη επιφάνεια του ταµιευτήρα και τις υπόγειες διαφυγές του ταµιευτήρα. Η εξάτµιση από την ε- λεύθερη επιφάνεια του ταµιευτήρα υπολογίσθηκε µε τη µέθοδο Blaney-Criddle για τη µέση µηνιαία στάθµη του, θέτοντας το φυτικό συντελεστή, Κ, ίσο µε τη µονάδα, ενώ οι µηνιαίες υπόγειες διαφυγές θεωρήθηκαν σταθερές και ίσες µε 2 hm 3 [2]. Για τις απολήψεις νερού από τον ταµιευτήρα ελέγχθηκαν δύο διαχειριστικά σενάρια, τα οποία αποσκοπούν στην περιβαλλοντική αποκατάσταση των υπόγειων υδροφορέων της λεκάνης απορροής της Κάρλας, µε µείωση των αρδευτικών γεωτρήσεων. Το πρώτο σενάριο θεωρεί ότι ο ταµιευτήρας της Κάρλας µπορεί να παρέχει 61 hm 3 νερού ετησίως για άρδευση, ενώ, περίπου, 10 hm 3 θα ε- ξακολουθούν να αντλούνται από υπόγειους υδατικούς πόρους. Το δεύτερο διαχειριστικό σενάριο θεωρεί ότι η συνολική ετήσια απαιτούµενη ποσότητα νερού άρδευσης της περιοχής (70 hm 3 ) θα λαµβάνεται από τον ταµιευτήρα της Κάρλας και η άντληση από τις αρδευτικές γεωτρήσεις θα µηδενιστεί. Στις παραπάνω εκτιµώµενες ποσότητες νερού έχουν συνυπολογισθεί οι υδατικές απώλειες, που έχουν ληφθεί ίσες µε 15%. Οι ετήσιες επιθυµητές ποσότητες νερού που αντλούνται από τον ταµιευτήρα κατανε- µήθηκαν στην περίοδο Μαΐου Σεπτεµβρίου σύµφωνα µε τα ποσοστά του Πίνακα 3, που αντιστοιχούν στις ανάγκες των καλλιεργειών της περιοχής. Πίνακας 3: Επιθυµητές ποσότητες νερού άρδευσης που αντλούνται από τον ταµιευτήρα της Κάρλας Μάιος Ιούν. Ιούλ. Αύγ. Σεπτ. Έτος % 11,1 24,2 32 28,8 3,9 100 1 ο Σεν. (hm 3 ) 2 ο Σεν. (hm 3 ) 6,8 14,8 19,5 17,6 2,4 61 11,1 24,2 32 28,8 3,9 70 Η αξιολόγηση της λειτουργίας του ταµιευτήρα της Κάρλας έγινε µε βάση τα δύο κριτήρια: 1) της κάλυψης

272 της επιθυµητής µηνιαίας ποσότητας νερού (διαχειριστικό κριτήριο), και 2) της κατώτερης στάθµης άρδευσης για διατήρηση του οικοβιοτόπου της λίµνης (οικολογικό / περιβαλλοντικό κριτήριο). Η αξιολόγηση έγινε για τέσσερα εναλλακτικά σενάρια διαχείρισης των υδατικών πόρων της λεκάνης της Κάρλας. Το πρώτο διαχειριστικό σενάριο, το οποίο συντάχθηκε µε βάση τα όσα προδιαγράφει η µελέτη του ταµιευτήρα [2], θεωρεί ότι ο ταµιευτήρας παρέχει ετησίως 61 hm 3 νερού για άρδευση και ότι η φυσική απορροή της λεκάνης του Καλοχωρίου δεν συνεισφέρει ως εισροή στον ταµιευτήρα. Το δεύτερο διαχειριστικό σενάριο θεωρεί ότι η ετήσια ποσότητα νερού που αντλείται από τον ταµιευτήρα είναι 61 hm 3, αλλά η φυσική απορροή της λεκάνης του Καλοχωρίου εκτρέπεται και αποτελεί εισροή του ταµιευτήρα. Το τρίτο διαχειριστικό σενάριο διαφέρει ως προς το πρώτο σενάριο στο ότι η ετήσια ποσότητα νερού που παρέχει ο ταµιευτήρας της Κάρλας είναι 70 hm 3, που σηµαίνει µηδενισµό της άντλησης από τις αρδευτικές γεωτρήσεις. Τέλος, το τέταρτο διαχειριστικό σενάριο αποτελεί συνδυασµό του δεύτερου και τρίτου σεναρίου, δηλαδή θεωρείται ότι η φυσική απορροή της λεκάνης του Καλοχωρίου εκτρέπεται στον ταµιευτήρα και ότι οι απαιτούµενες ποσότητες νερού από αυτόν ανέρχονται σε 70 hm 3. Η παραπάνω προσοµοίωση του συστήµατος του ταµιευτήρα της Κάρλας απαιτεί τη σύνδεση τριών υδρολογικών µοντέλων (υψηλής υπολεκάνης, χαµηλής υπολεκάνης και λεκάνης Καλοχωρίου) µε το µοντέλο προσοµοίωσης της λειτουργίας του ταµιευτήρα της Κάρλας. Αρχικά έγινε προσδιοριστική προσοµοίωση του συστήµατος εκτροπής για την περίοδο Οκτωβρίου 1960 - Σεπτεµβρίου 1993 για τα τέσσερα διαχειριστικά σενάρια λειτουργίας του ταµιευτήρα της Κάρλας. Η λειτουργία του ταµιευτήρα αξιολογήθηκε για τα κριτήρια της κάλυψης των επιθυµητών απολήψεων νερού και του περιβαλλοντικού κριτηρίου της ελάχιστης στάθµης του ταµιευτήρα. Τα αποτελέσµατα της προσοµοίωσης θα παρουσιασθούν σε επό- µενη παράγραφο. Υδραυλική, Υδραυλικά Έργα, Περιβαλλοντική Υδραυλική 3.4. Στοχαστική προσοµοίωση της λειτουργίας του ταµιευτήρα της Κάρλας Η παραπάνω διαδικασία χρησιµοποιήθηκε για τη στοχαστική προσοµοίωση Monte Carlo του συστήµατος του ταµιευτήρα της Κάρλας. Η διαδικασία αναπτύχθηκε για ένα υδρολογικό έτος (Οκτώβριος-Σεπτέµβριος) µε µηνιαίο βήµα και χρησιµοποιήθηκε για 10000 προσοµοιώσεις, που αντιστοιχούν σε 10000 έτη προσοµοίωσης. Τα δεδοµένα εισόδου, τα οποία χρησιµοποιήθηκαν για την εφαρµογή της προσοµοίωσης Monte Carlo, για την αξιολόγηση της λειτουργίας του συστήµατος του ταµιευτήρα της Κάρλας, εµπεριέχουν αβεβαιότητα. Γι αυτό έπρεπε να περιγραφούν µε µία θεωρητική κατανοµή πιθανότητας. Τα δεδοµένα αυτά είναι: 1) η επιφανειακή µηνιαία υετόπτωση, 2) η µέση µηνιαία θερµοκρασία, 3) ο µηνιαίος όγκος παροχής του Πηνειού και 4) η στάθµη του ταµιευτήρα της Κάρλας στη αρχή του υδρολογικού έτους τον Οκτώβριο (αρχικός όγκος ταµιευτήρα). Οι τιµές της µηνιαίας επιφανειακής υετόπτωσης για κάθε λεκάνη απορροής δηµιουργήθηκαν ως εξής: Αρχικά, δηµιουργήθηκε η ετήσια επιφανειακή υετόπτωση της χα- µηλής υπολεκάνης από µια αντίστροφη κανονική κατανοµή πιθανότητας. Η ετήσια επιφανειακή υετόπτωση στην υψηλή υπολεκάνη και τη λεκάνη του Καλοχωρίου υπολογίσθηκαν προσαρµόζοντας την ετήσια επιφανειακή υετόπτωση της χαµηλής υπολεκάνης µε τη µέθοδο της βροχοβαθµίδας. Για κάθε λεκάνη απορροής, η ετήσια υετόπτωση κατανεµήθηκε σε µηνιαίες τιµές σύµφωνα µε το αδιάστατο αθροιστικό ετήσιο υετογράφηµα της λεκάνης. Για το αδιάστατο αθροιστικό υετογράφηµα, η υετόπτωση για κάθε ένα µήνα είναι το αθροιστικό ποσοστό υετόπτωσης από την αρχή του υδρολογικού έτους, P(t). Εκτός από την τυχαιότητα του P(t), λήφθηκε υπόψη ότι οι διαδοχικές τιµές P(t) είναι εξαρτηµένες και περιορισµένες από τη σχέση: 0 % = P ( Oct ) P( Nov )... P( Sept ) = 100% (5) Κάθε µία από τις µηνιαίες τιµές Ρ(t) δηµιουργήθηκε από µία αντίστροφη κανονική κατανοµή πιθανότητας. Πολλαπλασιασµός των τιµών αυτών µε την ετήσια υετόπτωση της λεκάνης και διαδοχική αφαίρεσή τους παρέχουν τις τιµές της µηνιαίας υετόπτωσης της λεκάνης απορροής. Για τη δηµιουργία της µέσης µηνιαίας θερµοκρασίας, αρχικά δηµιουργήθηκαν οι τιµές της µέσης µηνιαίας θερ- µοκρασίας της χαµηλής υπολεκάνης από αντίστροφες κανονικές κατανοµές πιθανότητας, µία για κάθε µήνα. Οι µέσες µηνιαίες θερµοκρασίες στις άλλες λεκάνες απορροής υπολογίσθηκαν προσαρµόζοντας την µέση µηνιαία θερµοκρασία της χαµηλής υπολεκάνης µε τη µέθοδο της θερµοβαθµίδας. Οι τιµές των µέσων µηνιαίων θερµοκρασιών χρησιµοποιήθηκαν για την εκτίµηση της δυνητικής εξατµισοδιαπνοής των λεκανών απορροής µε τη µέθοδο Blaney-Criddle. Επίσης, οι τιµές της µηνιαίας επιφανειακής υετόπτωσης και εξατµισοδιαπνοής ανήχθηκαν στο υψόµετρο της µέσης µηνιαίας στάθµης του ταµιευτήρα της Κάρλας, µε τη βοήθεια της βροχοβαθµίδας και της θερµοβαθµίδας, για τον υπολογισµό των καθαρών απωλειών του ταµιευτήρα. Οι τιµές του αποθηκευµένου όγκου νερού στην αρχή του υδρολογικού έτους, τον Οκτώβριο, στον ταµιευτήρα της Κάρλας, δηµιουργήθηκαν από αντίστροφη κανονική κατανοµή πιθανότητας. Ο µηνιαίος όγκος παροχής του Πηνειού προσοµοιώθηκε µε µία διαδικασία όµοια µε αυτή της επιφανειακής υετόπτωσης. Αρχικά, δηµιουργήθηκε ο ετήσιος όγκος παροχής του Πηνειού από µία αντίστροφη κανονική κατανοµή και στη συνέχεια δηµιουργήθηκαν οι µηνιαίοι όγκοι παροχής από αδιάστατη αθροιστική καµπύλη παροχής, που προσοµοιώθηκε µε κανονικές κατανοµές πιθανότητας µε περιορισµό µία σχέση ό- µοια της Εξ. (5).

Ολοκληρωµένη ιαχείριση Υδατικών Πόρων 273 Η προσαρµογή όλων των θεωρητικών κατανοµών πιθανότητας ελέγχθηκε µε τη µη παραµετρική στατιστική δοκιµή Kolmogorov-Smirnov σε επίπεδο σηµαντικότητας 5%. Ο έλεγχος έδειξε ότι όλες οι θεωρητικές κατανοµές πιθανότητας προσαρµόσθηκαν αποδεκτά στις εµπειρικές κατανοµές όλων των µεταβλητών του συστήµατος. Η παραπάνω στοχαστική διαδικασία επαναλήφθηκε 10000 φορές και εκτιµήθηκε η πιθανότητα αστοχίας για το διαχειριστικό και οικολογικό κριτήριο. Οι προσοµοιώσεις επαναλήφθηκαν για τα τέσσερα διαχειριστικά σενάρια λειτουργίας του ταµιευτήρα της Κάρλας. 4. ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ 4.1. Προσδιοριστική προσοµοίωση της λειτουργίας του ταµιευτήρα της Κάρλας Η προσδιοριστική προσοµοίωση για την περίοδο των 33 υδρολογικών ετών (Οκτώβριος 1960-Σεπτέµβριος 1993) έδειξε ότι η λειτουργία του ταµιευτήρα κρίνεται γενικώς ικανοποιητική, εφόσον, στις περισσότερες των περιπτώσεων, ο απαιτούµενος όγκος νερού καλύπτεται από τις απορροές της λεκάνης σε συνδυασµό µε τις απολήψεις και µεταφορά νερού από τον Πηνειό. Στο πρώτο και δεύτερο διαχειριστικό σενάριο δεν αντιµετωπίζεται καµία αστοχία, ούτε όσον αφορά την κάλυψη των επιθυ- µητών αρδευτικών αναγκών, ούτε όσον αφορά την ικανοποίηση του περιβαλλοντικού κριτηρίου της κατώτατης στάθµης του ταµιευτήρα. Στο τρίτο και τέταρτο διαχειριστικό σενάριο, που διαπραγµατεύονται το µηδενισµό των αρδευτικών γεωτρήσεων στην περιοχή, αστοχία εµφανίζεται στην κάλυψη των αρδευτικών αναγκών τον Αύγουστο του 1990 (έλλειµµα 0,98 hm 3 ) και τον Σεπτέµβριο του 1990 (έλλειµµα 2,72 hm 3 ) για το τρίτο σενάριο, και τον Σεπτέµβριο του 1990 (έλλειµµα 2,72 hm 3 ) για το τέταρτο σενάριο. Όσον αφορά στην ικανοποίηση του περιβαλλοντικού κριτηρίου της κατώτατης στάθµης του ταµιευτήρα για το τρίτο και τέταρτο σενάριο, αστοχία παρουσιάζεται το Νοέµβριο του 1977 (έλλειµµα 0,91 hm 3 και 0,19 hm 3, αντίστοιχα), τον Σεπτέµβριο του 1990 (έλλειµ- µα 4,08 hm 3 και 2,77 hm 3, αντίστοιχα) και τον Οκτώβριο του 1990 (έλλειµµα 6,33 hm 3 και 4,88 hm 3, αντίστοιχα). Τα αποτελέσµατα αυτά έδειξαν ότι η συνεισφορά της απορροής της λεκάνης του Καλοχωρίου στις συνολικές εισροές στον ταµιευτήρα της Κάρλας είναι µικρή, ιδιαίτερα για τα ξηρά έτη, οπότε και η βελτίωση που προκύπτει στο υδατικό ισοζύγιο του ταµιευτήρα από την ε- κτροπή της είναι µικρής σηµασίας. Αντίθετα, η µεταφερόµενη ποσότητα νερού από τον Πηνειό, που κυµαίνεται από 40% έως 70% της συνολικής ετήσιας εισροής του ταµιευτήρα, είναι ο κρίσιµος παράγοντας για την επιτυχηµένη λειτουργία του ταµιευτήρα. Η µελέτη του ταµιευτήρα [2] θεωρούσε ότι είναι δυνατόν να αντληθεί από τον Πηνειό ποσότητα νερού ίση µε 100 hm 3 ετησίως, χωρίς να λαµβάνονται υπόψη πιθανές διακυµάνσεις στην παροχή του ποταµού, λόγω ακραίων υδρολογικών φαινοµένων ξηρασίας. Αντίθετα, στην παρούσα εργασία, διενεργήθηκε πληρέστερη ανάλυση και διερευνήθηκε η πραγµατικά διαθέσιµη ποσότητα που µπορεί να ληφθεί από τον Πηνειό ποταµό. 4.2. Στοχαστική προσοµοίωση της λειτουργίας του ταµιευτήρα της Κάρλας Η στοχαστική προσοµοίωση Monte Carlo για τα τέσσερα διαχειριστικά σενάρια έδειξε ότι η λειτουργία του ταµιευτήρα κρίνεται γενικώς ικανοποιητική, εφόσον οι πιθανότητες αστοχίας, τόσο για την κάλυψη των αρδευτικών αναγκών, όσο και για την ικανοποίηση του περιβαλλοντικού κριτηρίου της κατώτατης στάθµης του ταµιευτήρα, είναι µικρότερες του 5%, για όλους τους µήνες και συνολικά για το έτος (Σχήµατα 3 και 4). ηλαδή, στις περισσότερες των περιπτώσεων ο απαιτούµενος όγκος καλύπτεται ικανοποιητικά από τις απορροές της λεκάνης σε συνδυασµό µε απολήψεις από τον Πηνειό. Το δεύτερο διαχειριστικό σενάριο παρέχει τα καλύτερα αποτελέσµατα µε πιθανότητα αστοχίας κάλυψης των ετήσιων αρδευτικών αναγκών ίση µε 1,77% και πιθανότητα αστοχίας ικανοποίησης του περιβαλλοντικού κριτηρίου στο έτος ίση µε 1,89% (Σχήµατα 3 και 4). Το σενάριο αυτό είναι το ευµενέστερο, διότι σε αυτό λήφθηκε υπόψη και η συνεισφορά της απορροής της κλειστής λεκάνης Καλοχωρίου στις εισροές του ταµιευτήρα, ενώ οι ετήσιες επιθυµητές απολήψεις για άρδευση ανέρχονται σε 61 hm 3 νερού. Πιθανότητα Αστοχίας 4,5% 4,0% 3,5% 3,0% 2,5% 2,0% 1,5% 1,0% 0,5% 0,0% ΟΚΤ 1ο Σενάριο 2ο Σενάριο 3ο Σενάριο 4ο Σενάριο ΝΟΕ ΕΚ ΙΑΝ ΦΕΒ ΜΑΡ Σχήµα 3: Πιθανότητες αστοχίας κάλυψης των επιθυµητών αρδευτικών αναγκών από τον ταµιευτήρα της Κάρλας για τα τέσσερα διαχειριστικά σενάρια Πιθανότητα Αστοχίας 4,5% 4,0% 3,5% 3,0% 2,5% 2,0% 1,5% 1,0% 0,5% 0,0% ΟΚΤ ΑΠΡ ΜΑΙΟΣ 1ο Σενάριο 2ο Σενάριο 3ο Σενάριο 4ο Σενάριο ΝΟΕ ΕΚ ΙΑΝ ΦΕΒ ΜΑΡ ΑΠΡ ΜΑΙΟΣ ΙΟΥΝ ΙΟΥΝ ΙΟΥΛ ΙΟΥΛ ΑΥΓ ΑΥΓ ΣΕΠΤ ΣΕΠΤ ΕΤΟΣ ΕΤΟΣ

274 Σχήµα 4: Πιθανότητες αστοχίας ικανοποίησης του περιβαλλοντικού κριτηρίου κατώτερης στάθµης του ταµιευτήρα της Κάρλας για τα τέσσερα διαχειριστικά σενάρια Το τρίτο διαχειριστικό σενάριο έδωσε τα λιγότερο καλά αποτελέσµατα µε πιθανότητα αστοχίας κάλυψης των ετήσιων αρδευτικών αναγκών ίση µε 4,09% και πιθανότητα αστοχίας ικανοποίησης του περιβαλλοντικού κριτηρίου στο έτος ίση µε 3,40% (Σχήµατα 3 και 4). Στο σενάριο αυτό θεωρήθηκαν αυξηµένες αρδευτικές ανάγκες (70 hm 3 ), λόγω του µηδενισµού των γεωτρήσεων, χωρίς να εκτρέπεται η απορροή της λεκάνης του Καλοχωρίου στον ταµιευτήρα. Παρόλα αυτά, η διαφορά είναι πολύ µικρή και το τρίτο διαχειριστικό σενάριο είναι αποδεκτό εφόσον δίνει πιθανότητα αστοχίας µικρότερη του 5%. Σε µηνιαία βάση και για τα τέσσερα διαχειριστικά σενάρια, η πιθανότητα ικανοποίησης και των δύο κριτηρίων ακολουθεί την κατάταξη που ισχύει για το έτος. Όπως αναµενόταν, οι πιθανότητες αστοχίας και για τα δύο κριτήρια είναι πολύ µικρές ή µηδενικές για τους υ- γρούς µήνες, ενώ αυξάνονται κατά τους θερινούς µήνες, στους οποίους, εκτός από το ότι είναι ξηροί, απαιτούνται απολήψεις νερού από τον ταµιευτήρα για άρδευση. Οι πιθανότητες αστοχίας και των δύο κριτηρίων είναι πάντα µεγαλύτερες για τους µήνες Αύγουστο και Σεπτέµβριο (Σχήµατα 3 και 4). Υδραυλική, Υδραυλικά Έργα, Περιβαλλοντική Υδραυλική 5. ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ Στην εργασία αυτή διερευνήθηκαν τέσσερα διαχειριστικά σενάρια λειτουργίας του ταµιευτήρα της Κάρλας. Τα αποτελέσµατα της προσδιοριστικής και στοχαστικής προσοµοίωσης συµφωνούν στο ότι η συνεισφορά της φυσικής απορροής της λεκάνης του Καλοχωρίου είναι µικρή για τα ξηρά έτη, οπότε και η βελτίωση του υδατικού ισοζυγίου του ταµιευτήρα, που προκύπτει από την εκτροπή της απορροής αυτής, είναι µικρής σηµασίας. Η οικονοµική βιωσιµότητα του έργου εκτροπής της απορροής της λεκάνης του Καλοχωρίου µπορεί να διαπιστωθεί µε τεχνικοοικονοµική ανάλυση, αν και στην παρούσα εργασία διαπιστώθηκε ότι το έργο αυτό δεν είναι απαραίτητο. Μία δεύτερη διαπίστωση είναι ότι η συνεισφορά των χειµερινών εισροών από τον ποταµό Πηνειό στο υδατικό ισοζύγιο του ταµιευτήρα είναι εξαιρετικά κρίσιµη. Αυτό οφείλεται και στο ότι ο Πηνειός ήταν ο φυσικός τροφοδότης της λίµνης της Κάρλας. Για το λόγο αυτό, η πιθανότητα αστοχίας λειτουργίας του ταµιευτήρα εξαρτάται σε µεγάλο βαθµό από τις εισροές από τον Πηνειό. Τα αποτελέσµατα των προσοµοιώσεων έδειξαν ότι η λειτουργία του ταµιευτήρα της Κάρλας κρίνεται ικανοποιητική, ακόµα και στην περίπτωση του µηδενισµού της άντλησης από τις αρδευτικές γεωτρήσεις και κάλυψης όλων των αρδευτικών αναγκών µε απολήψεις από τον ταµιευτήρα, και χωρίς την εκτροπή της απορροής της λεκάνης του Καλοχωρίου στον ταµιευτήρα (τρίτο διαχειριστικό σενάριο). Για το σενάριο αυτό, που είναι και το δυσµενέστερο από την άποψη ικανοποίησης του διαχειριστικού και του περιβαλλοντικού κριτηρίου, το µικρό έλλειµµα του υδατικού ισοζυγίου του ταµιευτήρα µπορεί να καλυφθεί µε περιορισµένες αντλήσεις υπόγειου νερού. Σε κάθε περίπτωση, όµως, η δηµιουργία του ταµιευτήρα της Κάρλας συµβάλλει στην επαναπλήρωση των υπόγειων υδροφορέων και στη γενικότερη αποκατάσταση των λειτουργιών του υγρότοπου, επιλύοντας σε µεγάλο βαθµό τα προβλήµατα που προκλήθηκαν από την αποξήρανση της λίµνης Κάρλας. ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ 1. Μουστάκα Ε., (2003). ιαχείριση Υδατικών Πόρων του Ταµιευτήρα της Κάρλας µε Χρήση ενός Προσδιοριστικού και ενός Στοχαστικού Μοντέλου Προσοµοίωσης, Μεταπτυχιακή Εργασία, Α.Π.Θ. 2. Υ.ΠΕ.ΧΩ..Ε., (1995). Μελέτη Περιβαλλοντικών Επιπτώσεων και Επανορθωτικών Μέτρων από την Κατασκευή και Λειτουργία του Ταµιευτήρα της Κάρλας, Γ.Γ. ηµοσίων Έργων, ιεύθυνση Εγγειοβελτιωτικών Έργων, ΥΠΕΧΩ Ε, Αθήνα.. 3. Υ.ΠΕ.ΧΩ..Ε., (1999). Επαναδηµιουργία Λίµνης Κάρλας: Περιβαλλοντική Τεχνική Έκθεση, Μελέτη Κόστους-Οφέλους και Υποστηρικτικές Μελέτης, Γ.Γ. ηµοσίων Έργων, ιεύθυνση Εγγειοβελτιωτικών Έργων, ΥΠΕΧΩ Ε, Αθήνα.. 4. Abulohom M.S., Shah S.M.S., Ghumman A.R., (2001). Development of a Rainfall- Runoff Model, its Calibration and Validation, Water Resources Management, 15(1), 49-163. 5. Λουκάς A., Βασιλειάδης Λ., Μπαστρογιάννης Ν., (2003). Υδρολογική Προσοµοίωση Υδατικού Ισοζυγίου Λεκάνης Απορροής Γερ- µασόγειας, Κύπρος, Πρακτικά Ηµερίδας «Μελέτες και Έρευνες Υδατικών Πόρων στον Κυπριακό Χώρο», Λευκωσία, 20 Ιουνίου, σελ. 83-114. 6. Λουκάς A., Μυλόπουλος Ν., Μεθυµάκη Ι., Χατζηευαγγέλου Κ., Ψόχιου Β., (2003). ιαχείριση Επιφανειακού Υδατικού υναµικού της Λεκάνης του Πηνειού Ποταµού, Πρακτικά 3 ου Συνεδρίου Α- νάπτυξης της Θεσσαλίας «Επιστηµονικό Συνέδριο για τη ιαχείριση των Υδάτινων Πόρων και την Αειφόρο Ανάπτυξη στη Θεσσαλία», ΕΘΕΜ, Λάρισα, 12-14 εκεµβρίου. 7. Loukas A., Vasiliades L., Domenikiotis C., Dalezios N.R., (2003). Water Balance of Forested Mountainous Watersheds Using Satellite Derived Actual Evapotranspiration, Proceedings of International Conference «Remote Sensing 2003», International Society for Optical Engineering (SPIE), Barcelona, 8-12 September (in press). 8. Τερζίδης Γ.Α., Παπαζαφειρίου Ζ.Γ., (1997). Γεωργική Υδραυλική, Εκδόσεις Ζήτη, Θεσσαλονίκη. 9. Allen R.G., Pereive L.S., Raes D., Smith M., (1998). Crop evapotranspiration-guidelines for computing crop water requirements, FAO Irrigation & Drainage Paper, Νο 56, Rome, Italy. 10. Vandewiele G.L., Win N.L., (1998). Monthly water balance for 55 basins in 10 Countries, Hydrological Sciences Journal, 43(5), 687-699. 11. Τσακίρης Γ., (1995). Υδατικοί Πόροι: Ι. Τεχνική Υδρολογία, Εκδόσεις Συµµετρία, Αθήνα.

Ολοκληρωµένη ιαχείριση Υδατικών Πόρων 275 Α. Λουκάς, Αναπλ. Καθηγητής, Τµήµα Πολιτικών Μηχανικών, Πολυτεχνική Σχολή, Πανεπιστήµιο Θεσσαλίας, 38334 Βόλος. Τηλ./Fax: 24210-93242/93253. E-mail: aloukas@uth.gr N. Mυλόπουλος, Επίκ. Καθηγητής, Τµήµα Πολιτικών Μηχανικών, Πολυτεχνική Σχολή, Πανεπιστήµιο Θεσσαλίας, 38334 Βόλος. Τηλ./Fax: 24210-74162. E-mail: nikitas@uth.gr Γ. Μυλόπουλος, Καθηγητής, Τµήµα Πολιτικών Μηχανικών, Πολυτεχνική Σχολή, Αριστοτέλειο Πανεπιστήµιο Θεσσαλονίκης, 54124 Θεσσαλονίκη. Τηλ./Fax: 2310-995695/994310. E-mail: mylop@civil.auth.gr E. Μουστάκα, Πολιτικός Μηχανικός.