ΑΝΑΤΟΛΙΚΗ Α.Ε. Εκτίμηση του βαθμού διάβρωσης στη λεκάνη του Ανθεμούντα Δράση 3 του έργου LIFE07/ENV/GR/000278

ΑΝΑΤΟΛΙΚΗ Α.Ε. Εκτίμηση του βαθμού διάβρωσης στη λεκάνη του Ανθεμούντα Δράση 3 του έργου LIFE07/ENV/GR/000278 Δρ. Παναγιώτης Παπάζογλου 31/12/2009 Η παρούσα μελέτη αποτελεί παραδοτέο της Δράσης 3 του έργου LIFE07/ENV/GR/000278 Soil Sustainability

ΣΥΝΤΟΜΕΥΣΕΙΣ Coordination of Information on the Environment Digital Elevation Model Global Positioning System Παγκόσμιο σύστημα Εντοπισμού Θέσης Normalized Difference Vegetation Index Pan-European Soil Erosion Risk Assessment Revised Universal Soil Loss Equation Soil Conservation Service Universal Soil Loss Equation Water Erosion Prediction Project Γεωγραφικά Συστήματα Πληροφοριών Εθνικό Ίδρυμα Αγροτικής Έρευνας Ινστιτούτο Γεωλογικών και Μεταλλευτικών Ερευνών Ινστιτούτο Εγγείων Βελτιώσεων Μετεωρολογικός Σταθμός Οργανισμός Κτηματολογίου και Χαρτογραφήσεων Ελλάδος Προεδρικό Διάταγμα Φύλλο Εφημερίδας της Κυβερνήσεως CORINE DEM GPS NDVI PESERA RUSLE SCS USLE WEPP Γ.Σ.Π. ΕΘ.Ι.ΑΓ.Ε Ι.Γ.Μ.Ε. Ι.Ε.Β. Μ.Σ. Ο.Κ.Χ.Ε. ΠΔ ΦΕΚ 1

ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ ΣΥΝΤΟΜΕΥΣΕΙΣ... 1 ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ... 2 1. ΠΕΡΙΛΗΨΗ... 3 1. ΕΙΣΑΓΩΓΗ... 4 2. ΜΕΘΟΔΟΛΟΓΙΑ... 5 2.1. Σύγκριση μαθηματικών μοντέλων υπολογισμού της διάβρωσης εδαφών και επιλογή του τελικού μοντέλου εφαρμογής.... 5 2.2. Συγκέντρωση και παραγωγή δεδομένων-συντελεστών εκτίμησης της διάβρωσης.... 6 2.3. Εφαρμογή του επιλεχθέντος μοντέλου.... 12 2.4. Αποτίμηση στερεομεταφοράς λόγω υδατικής απορροής.... 12 3. ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ... 15 3.1. Σύγκριση μαθηματικών μοντέλων υπολογισμού της διάβρωσης εδαφών και επιλογή του τελικού μοντέλου εφαρμογής.... 15 3.2. Συγκέντρωση και παραγωγή δεδομένων-συντελεστών εκτίμησης της διάβρωσης.... 16 3.3. Εφαρμογή του επιλεχθέντος μοντέλου... 25 3.4. Αποτίμηση στερεομεταφοράς λόγω υδατικής απορροής.... 27 4. ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ... 29 4.1. Μεθοδολογία... 29 4.2. Αποτελέσματα- Συμπεράσματα... 29 5. ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ... 31 6. ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ... 45

1. ΠΕΡΙΛΗΨΗ Η παρούσα μελέτη (παραδοτέο Δράσης 3 έργου LIFE07/ENV/GR/000278 Soil Sustainability) περιγράφει τη διαδικασία ποσοτικοποίησης του βαθμού διάβρωσης του εδάφους στο σύνολο της λεκάνης του Ανθεμούντα. Ο υπολογισμός του βαθμού διάβρωσης αντιμετωπίστηκε σε δύο κατευθύνσεις: α) τον υπολογισμό του βαθμού της επιφανειακής-αυλακωτής διάβρωσης και β) τον υπολογισμό της στερεομεταφοράς (χαραδρωτική-πρανική διάβρωση). Όσον αφορά την πρώτη κατεύθυνση, πραγματοποιήθηκε βιβλιογραφική ανασκόπηση με σκοπό την εύρεση του κατάλληλου μοντέλου υπολογισμού της επιφανειακής-αυλακωτής διάβρωσης. Το μοντέλο που τελικώς επιλέχθηκε είναι το RUSLE. Ο υπολογισμός-εκτίμηση των παραγόντων του συγκεκριμένου μοντέλου, έγινε με τη χρήση τύπων ή πινάκων υπολογισμού ή εκτίμησης του κάθε συντελεστή από τη βιβλιογραφία. Η ολοκλήρωση της πρώτης κατεύθυνσης έγινε με την εφαρμογή του μοντέλου στην περιοχή μελέτης. Ο υπολογισμός της στερεομεταφοράς (δεύτερη κατεύθυνση) είχε ως προαπαιτούμενο τον υπολογισμό της πλημμυρικής παροχής. Επιλέχθηκε ως περίοδος επανάληψης της μέγιστης πλημμυρικής παροχής τα 50 έτη, με την οποία υπολογίστηκε η παροχή σύμφωνα με τη μέθοδο του υδρογραφήματος πλημμύρας (ΥΕΤΟΣ Ο.Ε. 1 ). Στη συνέχεια, υπολογίστηκε η στερεομεταφορά με χρήση του εμπειρικού τύπου των Stiny Herheulidze. Τέλος, σχετικά με την επιφανειακή-αυλακωτή διάβρωση, προέκυψε ως προϊόν και η χωρική κατανομή του βαθμού διάβρωσης για τη λεκάνη του Ανθεμούντα. Αντίθετα, το μέγεθος της στερεομεταφοράς που υπολογίστηκε, χαρακτηρίστηκε ως στερεομεταφορά μέσου μεγέθους. Τα αποτελέσματα της εφαρμογής αυτής θα αποτελέσουν το πρώτο επίπεδο πληροφορίας για τον καθορισμό ζωνών προτεραιότητας στην ευρύτερη περιοχή του Δήμου Ανθεμούντα, ημιορεινή περιοχή της λεκάνης. 1 Εταίρος του έργου: LIFE07/ENV/GR/000278 Soil Sustainability

1. ΕΙΣΑΓΩΓΗ Η υδρολογική λεκάνη του Ανθεμούντα βρίσκεται στο βόρειο τμήμα της χερσονήσου της Χαλκιδικής, στη Βόρεια Ελλάδα. Βρίσκεται στα όρια του Πολεοδομικού Συγκροτήματος της Θεσσαλονίκης, της δεύτερης σε πληθυσμό πόλης της Ελλάδας και τα τελευταία χρόνια παρουσιάζει έντονη αστικοποίηση. Στην περιοχή, φιλοξενούνται όλες οι μορφές ανθρώπινων δραστηριοτήτων με αποτέλεσμα την αυξανόμενη εφαρμογή ενός «μωσαϊκού» χρήσεων του εδάφους. Οι παρατηρήσεις πεδίου και η επικοινωνία με κοινωνικούς φορείς αποκάλυψαν έντονο πρόβλημα διάβρωσης σε μικρές και μεγάλες επιφάνειες καθώς και εσφαλμένες πρακτικές επί των χρήσεων γης. Αν και γίνονται μεμονωμένες προσπάθειες, όσο αφορά τις ορθές πρακτικές των χρήσεων γης, αναντίρρητα, η αντιμετώπιση του προβλήματος μπορεί να επιτευχθεί μόνο μέσω της εφαρμογής μιας ολοκληρωμένης πολιτικής διαχείρισης του εδάφους στην περιοχή. Η Δράση 3 στα πλαίσια του έργου LIFE07/ENV/GR/000278 Soil Sustainability αποτελεί το πρώτο βήμα μιας συντονισμένης και ολοκληρωμένης προσπάθειας στον τομέα διάβρωσης του εδάφους και ειδικότερα στη προστασία και διαχείρισή του στην υδρολογική λεκάνη του Ανθεμούντα στην Ανατολική Θεσσαλονίκη, με στόχο: Την κατά χώρο-χρόνο κατανομή της επιφανειακής και αυλακωτής διάβρωσης. Τον υπολογισμό της μέγιστης στερεοπαροχής της 50ετίας. Την εκτίμηση και εξέλιξη του βαθμού υποβάθμισης. Συγκεκριμένα, σκοποί της παρούσας μελέτης είναι: Η εύρεση μιας κατά το δυνατόν απλής μεθοδολογίας-διαδικασίας υπολογισμού του βαθμού διάβρωσης, με προσβάσιμα πρωτογενή δεδομένα, ώστε να μπορεί να αποτελέσει εργαλείο εφαρμογής και σε άλλες περιοχές. Ο υπολογισμός του βαθμού επιφανειακής-αυλακωτής διάβρωσης στη λεκάνη του Ανθεμούντα. Ο υπολογισμός της στερεοπαροχής για τον προσδιορισμό του βαθμού διάβρωσης κατά μήκος του υδρογραφικού δικτύου.

2. ΜΕΘΟΔΟΛΟΓΙΑ Η μεθοδολογία που εφαρμόστηκε κατά την υλοποίηση της παρούσας μελέτης αποτελείται από τα παρακάτω στάδια: 1. Σύγκριση μαθηματικών μοντέλων υπολογισμού της διάβρωσης εδαφών και επιλογή του τελικού μοντέλου εφαρμογής 2. Συγκέντρωση και παραγωγή δεδομένων-συντελεστών εκτίμησης της διάβρωσης. 3. Εφαρμογή του επιλεχθέντος μοντέλου. 4. Αποτίμηση στερεομεταφοράς λόγω υδατικής απορροής. Στη συνέχεια γίνεται περιληπτική αναφορά των σταδίων αυτών. 2.1. Σύγκριση μαθηματικών μοντέλων υπολογισμού της διάβρωσης εδαφών και επιλογή του τελικού μοντέλου εφαρμογής. Πρώτο βήμα του σταδίου αυτού ήταν η ανασκόπηση βιβλιογραφίας σχετικά με τη διάβρωση και την εκτίμηση της υποβάθμισης εδαφών καθώς και τα μοντέλα υπολογισμού της επιφανειακής-αυλακωτής διάβρωσης. Στα πλαίσια αυτής της έρευνας, προέκυψαν περισσότερα από 21 μοντέλα εκτίμησης των απωλειών φερτών υλικών. Τα περισσότερα από αυτά είχαν περιορισμένη εφαρμογή και απαιτούσαν δεδομένα που δεν είναι διαθέσιμα για την περιοχή μελέτης και δεν είναι ευρέως χρησιμοποιούμενα. Δεύτερο βήμα ήταν ο καθορισμός των κριτηρίων επιλογής για την περαιτέρω διερεύνησή του κατάλληλου μοντέλου για την περίπτωση της λεκάνης του Ανθεμούντα. Τα κριτήρια επιλογής ήταν: Κατά το δυνατόν ευρεία χρήση του μοντέλου, σύμφωνα με τη βιβλιογραφία. Η υφιστάμενη χρήση του μοντέλου να έχει πραγματοποιηθεί σε περιοχές με παρόμοιες συνθήκες κλίματος, γεωλογίας, χρήσεων γης, με ικανοποιητικά αποτελέσματα. Το φάσμα των συνθηκών των περιοχών εφαρμογής του μοντέλου να είναι ευρύ ώστε να υπάρχει η δυνατότητα μετέπειτα εφαρμογής του σε διαφορετικά περιβάλλοντα. Τρίτο βήμα ήταν ο περιορισμός της ομάδας μοντέλων του πρώτου βήματος, σύμφωνα με τα παραπάνω κριτήρια. Τα μοντέλα που τελικά πληρούν τις παραπάνω προϋποθέσεις είναι το PESERA (Kirkby και άλλοι, 2004), το WEPP[Foster και Lane (1987), Flanagan και Livingston (1995), Flanagan και Nearing (1995)] και το RUSLE (Renard και άλλοι, 1991). Πιο συγκεκριμένα, το PESERA έχει εφαρμογή στις χώρες της Ευρωπαϊκής Ένωσης, έχει εφαρμοστεί σε περιοχές με παρόμοια περιβάλλοντα όπως η Μεσόγειος και οι περιοχές εφαρμογής του παρουσιάζουν ένα ευρύ φάσμα κλιματικών, γεωλογικών συνθηκών και χρήσεων γης. Το WEPP έχει κύρια εφαρμογή στις Η.Π.Α. και σε ορισμένες χώρες της Ασίας και έχει εφαρμοστεί σε ένα ευρύ φάσμα συνθηκών. Οι συνθήκες ορισμένων περιοχών εφαρμογής, στις Η.Π.Α., προσεγγίζουν τις συνθήκες της περιοχής μελέτης. Τέλος, το RUSLE έχει εφαρμογή

σε ένα μεγάλο αριθμό χωρών σε όλες τις ηπείρους σε ευρύ φάσμα συνθηκών. Έχει εφαρμογή σε χώρες με παρόμοιες συνθήκες με την Ελλάδα, όπως η Ιταλία και η Ισπανία. Τέταρτο βήμα ήταν ορισμός νέων κριτηρίων ώστε να προκύψει το τελικό μοντέλο εφαρμογής. Τα κριτήρια αυτά είναι: Οι, κατά το δυνατό, λιγότερες παράμετροι προς υπολογισμό ή εκτίμηση για να υπάρχει μεγαλύτερη φιλικότητα στη χρήση. Η απλότητα στην εφαρμογή του. Η εφαρμογή σε ευρωπαϊκές περιοχές με παρόμοιες συνθήκες με την περιοχή μελέτης. Πέμπτο και τελευταίο βήμα ήταν η επιλογή του μοντέλου που θα εφαρμοστεί στην περιοχή του έργου. Λαμβάνοντας υπόψη τα προαναφερθέντα κριτήρια, δεν επιλέχθηκε το μοντέλο PESERA γιατί απαιτεί περί τα 128 επίπεδα πληροφορίας (πρωτογενή και παραχθέντα) και αυτό δεν συντελεί στη φιλικότητα προς το χρήστη. Αν και έχει ευρεία εφαρμογή στις χώρες τις Ευρωπαϊκής Ένωσης κάτι τέτοιο είναι πολύ δύσκολο αν όχι ανέφικτο για την Ελληνική πραγματικότητα. Επίσης, δεν επιλέχθηκε το μοντέλο WEPP γιατί έχει εφαρμοστεί σε χώρες εκτός Ευρωπαϊκής Ένωσης (Η.Π.Α., Ασία) αν και είναι σχετικά απλό στην εφαρμογή. Τέλος, έγινε επιλογή του μοντέλου RUSLE για τους παρακάτω λόγους: Απαιτεί τον υπολογισμό-εκτίμηση έξι συντελεστών-παραμέτρων. Είναι απλό στην εφαρμογή χωρίς πολύπλοκες συναρτήσεις. Έχει εφαρμοστεί σε Ιταλία και Ισπανία, χώρες με παρόμοια με την Ελλάδα χαρακτηριστικά (κλιματικά, εδαφολογικά, γεωμορφολογικά κλπ.) με ικανοποιητικά αποτελέσματα. 2.2. Συγκέντρωση και παραγωγή δεδομένωνσυντελεστών εκτίμησης της διάβρωσης. Σε αυτό το στάδιο της μεθοδολογίας, πραγματοποιήθηκε ανασκόπηση βιβλιογραφίας για την αναζήτηση μεθόδων υπολογισμού ή εκτίμησης των συντελεστών του μοντέλου που επιλέχθηκε [RUSLE (Renard και άλλοι, 1991), USLE (Wischmeier και Smith,1965,1978)]. Στα πλαίσια αυτής της αναζήτησης, για ορισμένους από τους συντελεστές, προέκυψαν αρκετές μέθοδοι για τον υπολογισμό ή την εκτίμησή τους. Έτσι, σκόπιμο είναι να γίνει περιγραφή της μεθοδολογίας υπολογισμού ή εκτίμησης ανά συντελεστή. 2.2.1. Συντελεστής R Ο πρώτος συντελεστής, για τον οποίο αναζητήθηκε μέθοδος υπολογισμού, είναι ο συντελεστής διαβρωτικότητας της βροχόπτωσης (R). Ο συντελεστής R είναι συνάρτηση της κινητικής ενέργειας της βροχόπτωσης, της μέγιστης έντασης στο χρονικό διάστημα των 30 min και του ολικού ύψους βροχής. Ωστόσο, τα παραπάνω στοιχεία δεν είναι συνήθως διαθέσιμα από τους περισσότερους μετεωρολογικούς σταθμούς. Οι μονάδες του MJ mm συντελεστή είναι:. Για το λόγο αυτό έχει προταθεί σημαντικός αριθμός ha hour year

απλοποιημένων μαθηματικών προσεγγίσεων για την εκτίμηση του παράγοντα βροχόπτωσης R., μερικές εκ των οποίων αναφέρονται στη συνέχεια: Η ετήσια τιμή του παράγοντα βροχόπτωσης R ορίζεται μαθηματικά με την σχέση (Wischmeier και Smith, 1965, 1978): όπου: n j1 R 60 E P I P = το ολικό ύψος βροχόπτωσης της καταιγίδας (mm) I 30 = η μέγιστη στο χρονικό διάστημα των 30 min ένταση της βροχής ( mm/min) n = ο ετήσιος αριθμός καταιγίδων και Ε = η κινητική ενέργεια ( MJ / ha.mm) που εκφράζεται με τη σχέση: όπου: 3 E 0, 29 1 0,72 e i i = η μέση ένταση της βροχόπτωσης ( mm/min) Ωστόσο, έχουν προταθεί διάφορες άλλες σχέσεις υπολογισμού του συντελεστή R με ποικίλες απαιτήσεις σε διαθεσιμότητα δεδομένων. Ο Arnoldus (1977) κατέληξε στη σχέση: R 30 12 1,5 2 pk k 1 0,264 P όπου ρ και P είναι αντίστοιχα η μέση βροχόπτωση του μήνα με την υψηλότερη τιμή και η μέση ετήσια βροχόπτωση σε mm. Η συγκεκριμένη σχέση έχει εφαρμοστεί στις Η.Π.Α., στην Ευρώπη, στην Αφρική, στην Ασία και σε άλλα μέρη του κόσμου. Ο Roose (1997) στη Δυτική Αφρική κατέληξε στη σχέση για μετεωρολογικά δεδομένα τουλάχιστο 10 ετών: R P a όπου: P = μέση ετήσια βροχόπτωση a = 0,5 ± 0,05 στις περισσότερες περιπτώσεις 0,6 σε περιοχές κοντά σε θάλασσα (< 40 km ) 0,3-0,2 σε τροπικές ορεινές περιοχές 0,1 σε Μεσογειακές ορεινές περιοχές Ο El-Swaify (1985) για την Ταϊλάνδη υπολόγισε τον παράγοντα R χρησιμοποιώντας τη σχέση: R 38,35 0,35 P όπου P η μέση ετήσια βροχόπτωση. Αρκετοί μελετητές στις ΗΠΑ έχουν προτείνει μεθόδους για τον υπολογισμό του παράγοντα R δίχως μακροπρόθεσμα δεδομένα για την ένταση της βροχής [Ateshian (1974), Cooley (1980), Simanton και Renard (1982)]. Οι σχέσεις που προτείνουν οι Renard και Freimund (1994) για τον υπολογισμό του παράγοντα R από τη μέση ετήσια βροχόπτωση P (mm) είναι: και R 1,61 0,04830 P για Ρ < 850mm R P P Οι Renard και Freimund (1994) παρουσίασαν τη σχέση: 2 587,8 1, 219 0,004105 για P > 850mm

και 0, 07397 P R 17,2 12 1,847 2 pk k 1 2 για για 12 k 2 pk 1 55mm P 12 12 2 2 pk pk k1 k1 95,77 6,08 0,477 12 P P 2 pk R k 1 55mm 17,2 P Οι Lo και άλλοι (1985) χρησιμοποίησαν στη Χαβάη τη σχέση: R 38,46 3,48 P. Όσον αφορά τον Ευρωπαϊκό χώρο, οι Rogler και Schwertmann (1981) υπολόγισαν τον R 10 1,48 Ns 1,48 με Ns τη συντελεστή R καθιερώνοντας την εξίσωση της Βαυαρίας: μέση βροχόπτωση στη διάρκεια του θέρους (Μάιος-Οκτώβριος) (mm). Για την Ιταλία οι D Asaro και Santoro (1983) διατύπωσαν την σχέση: R 0,21 q P NGP όπου: q : το υψόμετρο του σταθμού (m) P : η ετήσια βροχόπτωση (mm) και NGP : ο ετήσιος αριθμός ημερών με βροχόπτωση 0,096 2,3 2 Οι Van der Knijff και άλλοι (1999) εφάρμοσαν έναν απλό τύπο (εξίσωση της Τοσκάνης), βασισμένοι σε δεδομένα 25 μετεωρολογικών σταθμών, στην περιοχή της Τοσκάνης στην Κεντρική Ιταλία. R P a όπου: P : μέση ετήσια βροχόπτωση (mm) και α : κυμαίνεται από 1,1 έως 1,5 Για την Πορτογαλία οι de Santos Loureiro και de Azevedo Couthino (2001) ανέπτυξαν τη σχέση: R 12 k1 7, 05r 88,92d 10 10 N όπου: r 10 : η μηνιαία βροχόπτωση που είναι μεγαλύτερη από 10 mm d 10 : ο αριθμός ημερών του μήνα με ημερήσιο ύψος βροχής μεγαλύτερο από 10mm. N : ο αριθμός των μηνών του έτους που τέθηκαν στον υπολογισμό. Επίσης, οι Van der Knijff και άλλοι (2002), διατύπωσαν τη σχέση: R1,3 P χρησιμοποιώντας δεδομένα από 47 μετεωρολογικούς σταθμούς στην Ιταλία. Αυτή η σχέση αποτελεί απλοποίηση της προηγούμενης σχέσης (Van der Knijff και άλλοι, 1999) με σκοπό την εφαρμογή της σε όλη την επικράτεια της Ιταλίας Από τις παραπάνω σχέσεις για τον υπολογισμό του συντελεστή R για τον Ευρωπαϊκό χώρο, οι πιο ευρέως χρησιμοποιούμενες είναι η εξίσωση της Βαυαρίας για τη Βόρεια και

Κεντρική Ευρώπη και η εξίσωση της Τοσκάνης για τη Νότια Ευρώπη, αν και ο διαχωρισμός των περιοχών εφαρμογής τους δεν είναι σαφής. Λαμβάνοντας υπόψη τα προαναφερθέντα, επιλέχθηκε να χρησιμοποιηθεί η εξίσωση της Τοσκάνης όπως εφαρμόστηκε για όλη την Ιταλία (Van der Knijff και άλλοι, 2002) για τον υπολογισμό του συντελεστή R. Επίσης, από τα δεδομένα των υφιστάμενων μετεωρολογικών σταθμών που είναι εγκατεστημένοι στην περιοχή, υπολογίστηκε το μέσο ετήσιο ύψος βροχής, υπολογίστηκε η γραμμή τάσης του μέσου ετήσιου ύψους βροχής σε συνάρτηση με το υψόμετρο, έγινε αναγωγή του σε όλη τη επιφάνεια της λεκάνης και με τη βοήθεια των ΓΣΠ υπολογίστηκε τελικώς ο συντελεστής R. 2.2.2. Συντελεστής K Ο δεύτερος συντελεστής για τον οποίο αναζητήθηκαν μέθοδοι υπολογισμού είναι ο ton hour συντελεστής K. O συντελεστής K εκφράζεται σε: και εξαρτάται από τη μηχανική MJ mm σύσταση του εδάφους (ποσοστά άμμου, ιλύος και αργίλου). Ο τύπος υπολογισμού του συντελεστή είναι: b c 2,1 Ιλύς Πολύ λεπτή άμμος 100 Άργιλος 3, 25 2 2,5 3 K 100 όπου: Ιλύς, Άργιλος, Πολύ λεπτή άμμος : Ποσοστά μηχανικής σύστασης b : συντελεστής εδαφικής δομής c : βαθμός διαπερατότητας Ωστόσο, λαμβάνοντας υπόψη του γεγονός ότι δεδομένα μηχανικής σύστασης δεν είναι διαθέσιμα για την περιοχή μελέτης, ο συντελεστής K εκτιμήθηκε προσεγγιστικά από τη γεωλογία της περιοχής κάνοντας λογικές υποθέσεις για τον τύπο των εδαφών που παράγονται από την αποσάρθρωση των μητρικών πετρωμάτων και από αντίστοιχες εκτιμήσεις της βιβλιογραφίας. Για παράδειγμα, η αποσάρθρωση του φλύσχη δίνει κατά βάση λεπτόκοκκο υλικό (π.χ. λεπτή άμμο και ιλύ) που είναι εύκολα διαβρώσιμο. Ο ασβεστόλιθος θεωρείται ότι αποτελεί συμπαγή βράχο και η διαβρωσιμότητά του είναι ελάχιστη. Με βάση τις παραδοχές αυτές προκύπτουν οι τιμές του συντελεστή Κ, όπως παρουσιάζονται στον Πίνακα 1. Οι τιμές του πίνακα προέκυψαν ως μέσος όρος των τιμών που βρέθηκαν βιβλιογραφικά για παρόμοια περιβάλλοντα με την περιοχή έρευνας και ξεχωριστά για κάθε γεωλογικό σχηματισμό. Πίνακας 1: Συντελεστής Κ ανά εμφανιζόμενο γεωλογικό σχηματισμό Γεωλογικός ton hour Συντελεστής Κ ( ) Σχηματισμός MJ mm Ασβεστόλιθοι 0,006 Σχιστόλιθοι 0,015 Γνεύσιοι 0,028 Γαύροι 0,030 Αλουβιακές αποθέσεις 0,100

Στη συνέχεια χαρτογραφήθηκαν οι γεωλογικοί σχηματισμοί της λεκάνης απορροής έχοντας ως υπόβαθρα τους χάρτες του ΙΓΜΕ (1:50.000) και αντιστοιχήθηκε ο συντελεστής Κ στους αντίστοιχους γεωλογικούς σχηματισμούς. 2.2.3. Συντελεστής L και Συντελεστής S Οι επόμενοι συντελεστές (L και S) είναι αυτοί που εισάγουν τη μορφή του αναγλύφου ως συντελεστή στο μοντέλο. Ο υπολογισμός τους γίνεται με τους παρακάτω τύπους: L 22,13 όπου: λ : η οριζόντια προβαλλόμενη απόσταση σε μέτρα m : συντελεστής που δίνεται από τον τύπο: 0, 0896 0,8 3 0,56 m 1 0, 0896 3 0,8 0,56 όπου: θ : η κλίση του εδάφους σε μοίρες. 0,8 S 3 0,56 (McCool και άλλοι, 1987) όπου: θ : η κλίση του εδάφους σε μοίρες. Ωστόσο, σύμφωνα με την αναβαθμισμένη έκδοση του μοντέλου για εφαρμογή στα ΓΣΠ, το γινόμενο των δύο συντελεστών δίνεται από τη σχέση: [ slope] m ( ) FlowAccumulation( FlowDirection([ elev])) res LS m 1 180 22,13 0.0896 όπου: m : συντελεστής με τιμές από 0,1 έως 0,8 FlowAccumulation, FlowDirection : συναρτήσεις των ΓΣΠ [elev] : το υψόμετρο από το τρισδιάστατο μοντέλο εδάφους σε μορφή raster res : το μέγεθος του εικονοστοιχείου (pixel) (στην περίπτωσή μας 10m) [slope] : η κλίση από το τρισδιάστατο μοντέλο εδάφους σε μορφή raster (μοίρες) π : το 3,14 n : συντελεστής με τιμές από 1,1 έως 1,8 Με τη βοήθεια των ΓΣΠ και τη χρήση του ψηφιακού μοντέλου υψομέτρων (DEM) υπολογίστηκαν οι κλίσεις της περιοχής μελέτης. 2.2.4. Συντελεστής C Ο πέμπτος κατά σειρά συντελεστής αποτελεί τον παράγοντα που εισάγει στο μοντέλο την επίδραση της χρήσης γης. Εκτιμώντας τους συντελεστές που απαντώνται στη βιβλιογραφία ανά χρήση γης και λαμβάνοντας υπόψη τις συνθήκες των περιοχών όπου αυτοί εκτιμήθηκαν, συντάχθηκε ο παρακάτω Πίνακας 2 για τις χρήσεις γης που εμφανίζονται στην περιοχή μελέτης. m n

Πίνακας 2: Συντελεστής C ανά χρήση γης Χρήση γης Συντελεστής C Αστικές ζώνες 0,01 Αεροδρόμιο-Βάλτοι 0,00 Βιομηχανικές ζώνες 0,05 Χώροι εξόρυξης 0,80 Μη αρδευόμενες αγροτικές περιοχές 0,40 Αρδευόμενες αγροτικές περιοχές 0,42 Δασικές εκτάσεις - Δενδρώδεις καλλιέργειες 0,20 Λειβάδια 0,32 Σύνθετα συστήματα καλλιέργειας Ποώδης και δενδρώδης βλάστηση 0,22 Λιβάδια 0,25 Θαμνώνες με σκληρόφυλλα 0,35 Ακόλουθα, χρησιμοποιήθηκαν τα δεδομένα του CORINE για να προκύψουν οι χρήσεις γης της περιοχής. Σημειώνεται ότι για την κατά το δυνατόν επικαιροποίηση των δεδομένων αυτών χρησιμοποιήθηκε το Google Earth, επεξεργάστηκε η υπέρυθρη δορυφορική εικόνα και έγιναν επί τόπου παρατηρήσεις. Στη συνέχεια, αντιστοιχήθηκαν οι χρήσεις γης με τον συντελεστή C για την περιοχή μελέτης. 2.2.5. Συντελεστής P Ο έκτος και τελευταίος παράγοντας είναι ο Συντελεστής Συστηματικής Αντιδιαβρωτικής Πρακτικής. Αυτός ο συντελεστής λαμβάνει τιμές από 0 έως 1. Η τιμή 0 σημαίνει ότι στην περιοχή έχουν ληφθεί όλα τα απαραίτητα μέτρα για την αποτροπή της διάβρωσης, άρα πρακτικά δεν έχουμε διάβρωση. Αυτή η τιμή μπορεί να χαρακτηριστεί ως θεωρητική γιατί όλες οι σύγχρονες πρακτικές και δράσεις αποτροπής της διάβρωσης, επιβραδύνουν το φαινόμενο αλλά δεν το διακόπτουν. Η τιμή 1 σημαίνει ότι στην περιοχή μελέτης δεν γίνονται συστηματικές δράσεις και δεν εφαρμόζονται πρακτικές αποτροπής της διάβρωσης. Σκόπιμο είναι να επισημανθεί ότι ο συντελεστής αυτός δεν επηρεάζεται από μεμονωμένες δράσεις και πρακτικές αλλά μόνο όταν γίνεται συστηματική προσπάθεια σε σχετικά, με το μέγεθος της λεκάνης απορροής, μεγάλες επιφάνειες. Κατά συνέπεια, στην περιοχή μελέτης, επειδή δεν εφαρμόζονται ορθές πρακτικές συστηματικά και ολοκληρωμένα ο συντελεστής P λαμβάνει την τιμή 1 για όλη την περιοχή μελέτης.

2.3. Εφαρμογή του επιλεχθέντος μοντέλου. Η εφαρμογή του επιλεχθέντος μοντέλου πραγματοποιήθηκε με τη χρήση των ΓΣΠ και συγκεκριμένα χρησιμοποιώντας το εργαλείο Raster Calculator 1. Έχοντας προσδιορίσει τον τρόπο υπολογισμού του κάθε συντελεστή του μοντέλου και έχοντας δημιουργήσει ένα επίπεδο πληροφορίας (layer) για κάθε συντελεστή, εφαρμόστηκε ο τύπος: A R K LS C P στο περιβάλλον του εργαλείου Raster Calculator 1, ώστε να προκύψει το τελικό επίπεδο πληροφορίας, δηλαδή ο βαθμός διάβρωσης του εδάφους. 2.4. Αποτίμηση στερεομεταφοράς λόγω υδατικής απορροής. Όπως έχει ήδη αναφερθεί, το προηγούμενο μοντέλο υπολογίζει την επιφανειακή και αυλακωτή διάβρωση. Εκτός αυτών των τύπων διάβρωσης, εξίσου σημαντική είναι και η χαραδρωτική και πρανική διάβρωση, οι οποίες απαντώνται κατά μήκος του υδρογραφικού δικτύου. Για την εκτίμηση του μεγέθους αυτών των τύπων διάβρωσης, υπολογίστηκε η στερεομεταφορά της λεκάνης απορροής του Ανθεμούντα με περίοδο επαναφοράς τα 50 έτη. Ο υπολογισμός της στερεομεταφοράς έγινε με βάση τον τύπο των Stiny Herheulidze (Κωτούλας, 1998): Pn m ( 3 G / sec) max Qmax m Y 100 P n n όπου: P n : το επί της % βάρος των στερεών υλικών για ορισμένη κλίση (Πίνακας 3) m : ο βαθμός χειμαρρικότητας της λεκάνης απορροής (Πίνακας 4). Y n : η πυκνότητα των μεταφερόμενων στερεών υλικών (tons/m 3 ) Q max : η μέγιστη πλημμυρική παροχή (m 3 /sec) Πίνακας 3: Συντελεστής P n Κλίση λεκάνης (%) P n (%) 5 15 20 16 25 25 26 35 30 36 45 35 Η μέση κλίση της λεκάνης υπολογίζεται από τον τύπο: H l Jm e F όπου: ΔΗ : ισοδιάσταση (Κm). l : το άθροισμα όλων των μηκών των ισοϋψών καμπυλών (Km). F : το εμβαδόν της λεκάνης απορροής (Km 2 ). 1 Εργαλείο των Γεωγραφικών Συστημάτων Πληροφοριών, το οποίο μπορεί να πραγματοποιεί μαθηματικές και λογικές πράξεις με επίπεδα πληροφορίας raster.

Πίνακας 4: Συντελεστής m Κατηγορία λεκάνης Χειμαρρικός χαρακτήρας λεκάνης Τιμή του m από έως μέση τιμή I έντονη χειμαρρικότητα 1,00 1,50 1,30 II μέση χειμαρρικότητα 0,90 1,10 1,00 III μικρή χειμαρρικότητα 0,70 0,90 0,80 IV ασήμαντη χειμαρρικότητα 0,50 0,70 0,60 Σύμφωνα με τον Κωτούλα (1998), η διάκριση των κατηγοριών λεκάνης είναι ως εξής: Κατηγορία Ι: περιλαμβάνει ορεινές λεκάνες χειμαρρικών ρευμάτων με εκτεταμένες εστίες, παραγωγής στερεών υλικών (διαβρωσιγενείς, ολισθηγενείς, ρηξιγενείς, αποσαθρωσιγενείς επιφάνειες) και ιδίως με βαθιές διαβρώσεις της κοίτης και με ολισθήσεις και κατακρημνίσεις των πρανών και των κλιτύων τους. Πρόκειται για λεκάνες καταστρεπτικών χειμάρρων που εδράζονται σε ευδιάβρωτα πετρώματα, ιδίως νεογενή και εμφανίζουν έντονη στερεομεταφορά. Κατηγορία ΙΙ: περιλαμβάνει ορεινές λεκάνες απορροής χειμαρρικών ρευμάτων, στις οποίες εμφανίζονται πολλές και σημαντικές εστίες παραγωγής στερεών υλικών σε μικρότερη όμως έκταση και ένταση από την προηγούμενη κατηγορία, αλλά σε τέτοιο βαθμό, ώστε η στερεομεταφορά των χειμάρρων να εξακολουθεί να είναι σημαντική. Στην κατηγορία αυτή κατατάσσονται οι λεκάνες χειμάρρων με ευαποσάθρωτα πετρώματα (πλακοπαγείς ασβεστόλιθοι, δολομίτες, κλπ), οι οποίες παρουσιάζουν σημαντική χειμαρρικότητα. Κατηγορία ΙΙΙ: περιλαμβάνει ορεινές λεκάνες απορροής χειμαρρικών ρευμάτων, οι οποίες εμφανίζουν εστίες παραγωγής στερεών υλικών σε περιορισμένη έκταση και ένταση και με μικρή στερεομεταφορά. Επικρατεί η επιφανειακή και αυλακωτή διάβρωση λόγω της ανεπαρκούς προστασίας των λεκανών από βλάστηση. Για αυτό το λόγο, η δράση αυτών των χειμαρρικών ρευμάτων είναι περιορισμένη. Κατηγορία IV: περιλαμβάνει χειμαρρικά ρεύματα στις λεκάνες των οποίων εμφανίζονται περιορισμένες εστίες παραγωγής φερτών υλικών. Ο παράγοντας Υ n προσδιορίζεται από την σύσταση των μεταφερόμενων υλικών (άμμος, χάλικες, κροκάλες, ογκόλιθοι, κλπ) και τη δομή τους (ασβεστόλιθοι, γρανίτης, κλπ). Το εύρος των τιμών του είναι από 1,5 (άμμος) έως 2,6 (κροκάλες γρανιτών). Για τον προσδιορισμό αυτού του παράγοντα, πραγματοποιήθηκαν δειγματοληψίες και επί τόπου παρατήρηση εντός των κοιτών, ζυγίστηκαν τα δείγματα, εκτιμήθηκε το βάρος των ογκωδών υλικών που δεν ήταν δυνατό να μεταφερθούν στο εργαστήριο και τελικώς υπολογίστηκε η πυκνότητα των υλικών Υ n. Τέλος, ο υπολογισμός της στερεομεταφοράς Q max προϋποθέτει τον υπολογισμό της μέγιστης πλημμυρικής παροχής. Η μέθοδος, που χρησιμοποιήθηκε για τον υπολογισμό αυτόν, είναι η μέθοδος του μοναδιαίου υδρογραφήματος διότι, σύμφωνα με το ΠΔ-696/74 (ΦΕΚ-301/Α/8-10-74) (βλέπε το ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ), δεν μπορεί να χρησιμοποιηθεί η ορθολογική μέθοδος, η οποία μπορεί να εφαρμοστεί σε λεκάνες απορροής μικρότερες από 130Km 2. Σύμφωνα, λοιπόν, με πρόσφατη

υδρολογική μελέτη της ΥΕΤΟΣ Ο.Ε. 1 για τη λεκάνη του Ανθεμούντα (321,30Km 2 ) στην οποία χρησιμοποιήθηκε η μέθοδος του μοναδιαίου υδρογραφήματος της SCS, υπολογίστηκε η μέγιστη πλημμυρική παροχή με περίοδο επαναφοράς τα 50 έτη. 1 : Συμπράττων δικαιούχους του έργου LIFE07/ENV/GR/000278 - Soil Sustainability

3. ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ Tα αποτελέσματα καθώς και οι δυσκολίες που παρουσιάστηκαν κατά την εφαρμογή του επιλεχθέντος μοντέλου παρουσιάζονται στις επόμενες παραγράφους. 3.1. Σύγκριση μαθηματικών μοντέλων υπολογισμού της διάβρωσης εδαφών και επιλογή του τελικού μοντέλου εφαρμογής. Στα πλαίσια της παρούσας μελέτης πραγματοποιήθηκε ανασκόπηση βιβλιογραφίας όπου βρέθηκαν και αξιολογήθηκαν 21 μοντέλα εκτίμησης της επιφανειακής-αυλακωτής διάβρωσης. Τα μοντέλα αυτά είναι επιγραμματικά τα ακόλουθα: 1. AGNPS (Agricultural Non-Point Source pollution model) 2. ANSWERS (Areal Nonpoint Source Watershed Environment Response Simulation) 3. CREAMS (Chemicals, Runoff and Erosion from Agricultural Management Systems) 4. EGEM (Ephemeral Gully Erosion Model) 5. EPIC (Erosion-Productivity Impact Calculator) 6. EROSION-3D 7. EUROSEM (European Soil Erosion Model) 8. GLEAMS (Groundwater Loading Effects of Agricultural Management Systems) 9. KINEROS2 10. LISEM (Limburg Soil Erosion Model) 11. MEDRUSH 12. MOSES (Modular Soil Erosion System) project 13. MWISED (Modeling Within-Storm Sediment Dynamics) project (link down) 14. PESERA (Pan-European Soil Erosion Risk Assessment) model 15. RillGrow 16. RUSLE (Revised Universal Soil Loss Equation) 17. SERAE (Soil Erosion Risk Assessment in Europe) model 18. STREAM (Sealing, Transfer, Runoff, Erosion, Agricultural Modification) 19. SWAT (Soil and Water Assessment Tool) 20. WATEM (Water and Tillage Erosion Model) 21. WEPP (Water Erosion Prediction Project) Λαμβάνοντας υπόψη τα κριτήρια επιλογής, όπως αναφέρθηκαν στη Μεθοδολογία, επιλέχθηκαν τρία μοντέλα για περαιτέρω διερεύνηση, που είναι τα ακόλουθα: PESERA RUSLE WEPP Τελικά, σύμφωνα με τα κριτήρια που προσδιορίστηκαν στο τέταρτο βήμα της μεθοδολογίας, επιλέχθηκε το μοντέλο RUSLE για να τον υπολογισμό της διάβρωσης εδαφών στην περιοχή μελέτης.

3.2. Συγκέντρωση και παραγωγή δεδομένωνσυντελεστών εκτίμησης της διάβρωσης. Το μοντέλο υπολογισμού της επιφανειακής και αυλακωτής διάβρωσης RUSLE δίνεται από τον τύπο: Α=RKLSCP Όπως προκύπτει, το μοντέλο απαιτεί τον υπολογισμό έξι (6) συντελεστών. Οι συντελεστές αυτοί είναι οι ακόλουθοι: Συντελεστής βροχόπτωσης (R) Συντελεστής μηχανικής σύστασης (K) Συντελεστής έκτασης κλίσης (L) Συντελεστής έντασης κλίσης (S) Συντελεστής χρήσης γης (C) Συντελεστής αντιδιαβρωτικής προστασίας (Ρ) Ο συντελεστής R, λαμβάνοντας υπόψη όσα αναφέρθηκαν προηγούμενα (Παράγραφος 2.2.1) θα υπολογισθεί από τον τύπο: R1,3 P a [1] όπου: Ρ α : το μέσο ετήσιο ύψος βροχής. Κατά συνέπεια, για τον υπολογισμό του R πρέπει να υπολογιστεί το μέσο ετήσιο ύψος βροχής της λεκάνης του Ανθεμούντα. Για αυτό τον υπολογισμό, χρησιμοποιήθηκαν μετεωρολογικά δεδομένα 5 μετεωρολογικών σταθμών οι οποίοι βρίσκονται εντός της λεκάνης απορροής. Αυτοί οι σταθμοί είναι: Α/Α Ονομασία Υψόμετρο Μέσο ετήσιο ύψος βροχής 1 Μ.Σ. Αεροδρομίου «Μακεδονία» 4m 356,84mm 2 Μ.Σ. Λουτρών Θέρμης 30m 418,84mm 3 Μ.Σ. Σουρωτής 105m 449,60mm 4 Μ.Σ. Τριαδίου 215m 469,49mm 5 Μ.Σ. Γαλάτιστας 264m 473,26mm Με χρήση των παραπάνω στοιχείων, έγινε προσπάθεια αναζήτησης συσχέτισης του μέσου ετήσιου ύψους βροχής με το υψόμετρο. Για το λόγο αυτό, αποτυπώθηκαν τα παραπάνω σημεία σε διάγραμμα μέσου ύψους βροχής-υψομέτρου (Διάγραμμα 1) και υπολογίσθηκε η γραμμή τάσης.

Διάγραμμα 1: Μέσο ετήσιο ύψος βροχής-υψόμετρο Η γραμμή τάσης δίνεται από τη συνάρτηση: Μέσο ετήσιο ύψος βροχής 27, 751ln(Υψόμετ ρο) 320, 45 η οποία έχει R 2 =0,9974 τιμή πολύ κοντά στη μονάδα, οπότε η ακρίβεια απόδοσης των πραγματικών στοιχείων με τη γραμμή τάσης είναι αποδεκτή. Κατά συνέπεια, για τον υπολογισμό του μέσου ετήσιου ύψους βροχής, P α, στη λεκάνη του Ανθεμούντα, χρησιμοποιήθηκε η παραπάνω συνάρτηση οπότε προέκυψε η κατανομή του μέσου ετήσιου ύψους βροχής σε όλη τη επιφάνεια της λεκάνης απορροής του Ανθεμούντα (Χάρτης 1).

Χάρτης 1: Κατανομή μέσης ετήσιας βροχόπτωσης Στη συνέχεια και με βάση τον τύπο [1] προέκυψε ο συντελεστής βροχόπτωσης R για όλη τη λεκάνη (Χάρτης 2). Χάρτης 2: Κατανομή συντελεστή R

Για την κατανομή του συντελεστή Κ στην επιφάνεια της λεκάνης και με βάση τη μεθοδολογία που αναφέρθηκε στην παράγραφο 2.2.2 χρησιμοποιήθηκαν ως επίπεδα πληροφορίας ο χάρτης των γεωλογικών σχηματισμών του Ι.Γ.Μ.Ε. (Χάρτης 3) και οι τιμές του Κ ανά γεωλογικό σχηματισμό (Πίνακας 1, παράγραφος 2.2.2). Έτσι προέκυψε ως νέο επίπεδο πληροφορίας, η κατανομή του συντελεστή Κ (Χάρτης 4). Χάρτης 3: Γεωλογικοί σχηματισμοί Χάρτης 4: Κατανομή συντελεστή K

Χάρτης 5: Ανάγλυφο Όπως αναφέρθηκε στην παράγραφο 2.2.3, οι συντελεστές L και S είναι αυτοί που εισάγουν τη μορφή του ανάγλυφου (Χάρτης 5) στον υπολογισμό της διάβρωσης και για εφαρμογή στα ΓΣΠ, προτιμάται ο υπολογισμός του γινομένου τους βάση του τύπου που δίνεται στην ίδια παράγραφο. Η εφαρμογή λοιπόν του τύπου αυτού παρήγαγε την κατανομή του συντελεστή LS που παρουσιάζεται στη συνέχεια (Χάρτης 6). Χάρτης 6: Κατανομή Συντελεστή LS

O συντελεστής C εξαρτάται από την εκάστοτε χρήση γης. Για την αναγνώριση των χρήσεων γης στη λεκάνη του Ανθεμούντα χρησιμοποιήθηκε ως πρώτο επίπεδο πληροφορίας ο χάρτης CORINE. Ο χάρτης αυτός επικαιροποιήθηκε με πρόσφατους χάρτες του Google Earth, με επεξεργασία υπέρυθρης δορυφορικής εικόνας και με επί τόπου έρευνα και συνεργασία με τοπικούς φορείς. Όσον αφορά την επεξεργασία της δορυφορικής εικόνας, υπολογίστηκε ο κανονικοποιημένος δείκτης βλάστησης (NDVI), ο οποίος δίνεται από τον τύπο: Υπέρυθρο Ερυθρό NDVI Υπέρυθρο Ερυθρό με υπέρυθρο και ερυθρό τα φάσματα της δορυφορικής εικόνας. Ο δείκτης αυτός λαμβάνει τιμές από -1 έως 1, όπου το -1 αφορά περιοχές χωρίς βλάστηση: αστικές, ξηρό έδαφος, καμένο δάσος και 1 αφορά περιοχές με πολύ έντονο πράσινο, πράσινες καλλιέργειες, υγιή δάση. Με τη βοήθεια των ΓΣΠ, προέκυψαν δύο επίπεδα πληροφορίας για τον υπολογισμό του δείκτη, το υπέρυθρο φάσμα (Χάρτης 7) και το ερυθρό φάσμα (Χάρτης 8). Εφαρμόζοντας τον παραπάνω τύπο με τη χρήση του εργαλείου Raster Calculator 1, προέκυψε η κατανομή του κανονικοποιημένου δείκτη (Χάρτης 9). Με αντιστοίχιση του επικαιροποιημένου χάρτη χρήσεων γης (Χάρτης 10) και των τιμών του συντελεστή C (Πίνακας 2, παράγραφος 2.2.4), προέκυψε ως νέο επίπεδο πληροφορίας η κατανομή του συντελεστή C (Χάρτης 11). Τέλος, ο συντελεστής Ρ έλαβε την τιμή 1 εξαιτίας του γεγονότος ότι δεν υφίσταται συστηματική διαχείριση της διάβρωσης. Οι μεμονωμένες περιπτώσεις που παρατηρήθηκαν (ορθές πρακτικές) εμφανίζονται διάσπαρτες, αποσπασματικές και σε μικρές επιφάνειες. 1 Εργαλείο των Γεωγραφικών Συστημάτων Πληροφοριών, το οποίο μπορεί να πραγματοποιεί μαθηματικές και λογικές πράξεις με επίπεδα πληροφορίας raster.

Χάρτης 7: Υπέρυθρο φάσμα δορυφορικής εικόνας Χάρτης 8: Ερυθρό φάσμα δορυφορικής εικόνας

Χάρτης 9: Κανονικοποιημένος δείκτης βλάστησης Χάρτης 10: Επικαιροποιημένες χρήσεις γης

Χάρτης 11: Κατανομή Συντελεστή C

3.3. Εφαρμογή του επιλεχθέντος μοντέλου Για την εφαρμογή του μοντέλου RUSLE, όπως έχει ήδη αναφερθεί, χρησιμοποιήθηκε το εργαλείο Raster Calculator 1 των ΓΣΠ. Στο εργαλείο εισήχθησαν τα επίπεδα πληροφορίας που παρήχθησαν με μορφή raster (παράγραφος 3.2), δηλαδή: Η κατανομή του συντελεστή R (Χάρτης 2) Η κατανομή του συντελεστή K (Χάρτης 4) Η κατανομή του συντελεστή LS (Χάρτης 6) Η κατανομή του συντελεστή C (Χάρτης 11) και προέκυψαν οι τιμές του συντελεστή διάβρωσης Α. Στη συνέχεια, ορίστηκε η ακόλουθη ταξινόμηση με βάση την κατανομή των τιμών που προέκυψαν και σύμφωνα με αντίστοιχες ταξινομήσεις από την βιβλιογραφία [Karydas και άλλοι (2008), Hyeon (2006), Feoli και άλλοι (2008), Bartoloni και άλλοι (2006), Miller και άλλοι (2003)]: 1. Πρακτικά μηδενική διάβρωση : μικρότερος από 2 τόνους / έτος / εκτάριο 2. Χαμηλή διάβρωση : μεταξύ 2 και 5 τόνους / έτος / εκτάριο 3. Μέση διάβρωση : μεταξύ 5 και 15 τόνους / έτος / εκτάριο 4. Υψηλή διάβρωση : μεταξύ 15 και 50 τόνους / έτος / εκτάριο 5. Πολύ υψηλή διάβρωση : μεγαλύτερος από 50 τόνους / έτος / εκτάριο Όπως προκύπτει από την στατιστική επεξεργασία των αποτελεσμάτων, το μεγαλύτερο μέρος της επιφάνειας δεν παρουσιάζει ιδιαίτερα προβλήματα διάβρωσης. Αναλυτικότερα, τα στατιστικά αποτελέσματα φαίνονται στη συνέχεια (Πίνακας 5). Πίνακας 5: Στατιστικά κατανομής βαθμού διάβρωσης Βαθμός διάβρωσης Εύρος (τόνοι ανά έτος και εκτάριο) Εμβαδόν (Κm 2 ) Ποσοστό (%) Πολύ χαμηλός < 2 137,29 42,73 Χαμηλός 2 5 87,63 27,27 Μέσος 5 15 78,88 24,55 Υψηλός 15 50 16,86 5,25 Πολύ υψηλός > 50 0,64 0,20 Σύνολο 321,30 100,00 Η κατανομή των τιμών (Διάγραμμα 2), επί της συνολικής επιφάνειας (Χάρτης 12), που υπολογίστηκαν για την περίπτωση της λεκάνης του Ανθεμούντα, με βάση την προηγούμενη κατάταξη έχει ως αποτέλεσμα τη διαπίστωση ότι οι περιοχές υψηλού κινδύνου (υψηλός και πολύ υψηλός βαθμός διάβρωσης) δεν ξεπερνούν το 5,5% της συνολικής επιφάνειας της λεκάνης, ωστόσο εμφανίζονται κυρίως στις ορεινές περιοχές. 1 Εργαλείο των Γεωγραφικών Συστημάτων Πληροφοριών, το οποίο μπορεί να πραγματοποιεί μαθηματικές και λογικές πράξεις με επίπεδα πληροφορίας raster.

Διάγραμμα 2: Κατανομή βαθμού διάβρωσης Χάρτης 12: Εφαρμογή του μοντέλου RUSLE

3.4. Αποτίμηση στερεομεταφοράς λόγω υδατικής απορροής Το μοντέλο που επιλέχθηκε, όπως έχει ήδη αναφερθεί, υπολογίζει την επιφανειακή και αυλακωτή διάβρωση. Εκτός από αυτές τις δύο μορφές διάβρωσης, υπάρχει η χαραδρωτική-πρανική διάβρωση, η οποία παρατηρείται κατά μήκος του υδρογραφικού δικτύου. Το μέγεθος που μπορεί να υπολογιστεί ώστε να αποσαφηνιστεί ο όγκος των φερτών υλικών και κατά επέκταση ο βαθμός διάβρωσης εντός των κοιτών είναι η στερεομεταφορά και υπολογίζεται από τον τύπο των Stiny- Herheulidze (Κωτούλας, 1998): Pn m ( 3 G / sec) max Qmax m Y 100 P n n όπου: P n : το επί της % βάρος των στερεών υλικών για ορισμένη κλίση (Πίνακας 3) m : ο βαθμός χειμαρρικότητας της λεκάνης απορροής (Πίνακας 4). Y n : η πυκνότητα των μεταφερόμενων στερεών υλικών (tons/m 3 ) Q max : η μέγιστη πλημμυρική παροχή (m 3 /sec) Η μέση κλίση της λεκάνης υπολογίζεται από τον τύπο: H l Jm e F όπου: ΔΗ : ισοδιάσταση (Κm). l : το άθροισμα όλων των μηκών των ισοϋψών καμπυλών (Km). F : το εμβαδόν της λεκάνης απορροής (Km 2 ). Η ισοδιάσταση ΔΗ είναι 20m, σύμφωνα με τις προδιαγραφές κατασκευής του τρισδιάστατου μοντέλου εδάφους (DEM). Το συνολικό μήκος των ισοϋψών καμπυλών είναι: 4.425,8Κm, μέγεθος που μετρήθηκε με τη βοήθεια των ΓΣΠ. Το συνολικό εμβαδόν της λεκάνης απορροής είναι: 321,30Km 2. Εφαρμόζοντας τον τύπο της μέσης κλίσης της λεκάνης, υπολογίστηκε ότι η μέση κλίσης είναι ίση με: Hl 0, 024.425.8 Jm e 27,55% F 321,3 Σύμφωνα με την κατανομή του συντελεστή P n (Πίνακας 3, παράγραφος 2.4), το P n για μέση κλίση λεκάνης ίση με 27,55% είναι ίσο με: Pn 30% Ο Ανθεμούντας κατατάσσεται όσο αφορά το βαθμό χειμαρρικότητας στην κατηγορία II. Κατά συνέπεια και σύμφωνα με την κατανομή του συντελεστή m (Πίνακας 4, παράγραφος 2.4), ο βαθμός χειμαρρικότητας λαμβάνει την τιμή: m = 1 Η πυκνότητα των φερτών υλικών υπολογίστηκε από δειγματοληψίες και επί τόπου εκτιμήσεις που πραγματοποιήθηκαν κατά τη διάρκεια της παρούσας μελέτης και είναι ίση με: Υ n = 2,175311tons/m 3 Όπως αναφέρεται στη μεθοδολογία, επιλέχθηκε ως περίοδος επαναφοράς της μέγιστης πλημμυρικής παροχής τα 50 έτη. Επίσης, σύμφωνα με την υδρολογική

μελέτη της ΥΕΤΟΣ. Ο.Ε. 1 (βλέπε στο ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ) η μέγιστη πλημμυρική παροχή με περίοδο επανάληψης τα 50 έτη για τη λεκάνη του Ανθεμούντα είναι ίση με: =430,32m 3 /sec Q max Θέτοντας τα παραπάνω αποτελέσματα στον τύπο των Stiny-Herheulidze προκύπτει: Pn m 301 Gmax Qmax = 430,32 = 84,78m 3 /sec Y 100 P 2,175311 100 30 n n Για την κατάταξη αυτού του μεγέθους της στερεοπαροχής, υπολογίστηκε το ποσοστό των φερτών υλικών ως προς το σύνολο της παροχής που δίνεται από τον τύπο: Gmax n Q και είναι ίσο με: n = 19,70%. Σύμφωνα με την κατάταξη του Κωτούλα (1998) (Πίνακας 5), η στερεομεταφορά που υπολογίστηκε, χαρακτηρίζεται ως μέτρια. Πίνακας 6: Κατάταξη στερεομεταφοράς Τρόποι μεταφοράς υλικών Ποσοστό φερτών υλικών (%) Ήπια στερεομεταφορά 9 Μέτρια στερεομεταφορά 17 23 Έντονη στερεομεταφορά 29 33 Χειμαρρολάβα 37 44,5 max 1 : Συμπράττων δικαιούχους του έργου LIFE07/ENV/GR/000278 - Soil Sustainability

4. ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ Τα συμπεράσματα που προέκυψαν από την παρούσα μελέτη αφορούν τόσο την μεθοδολογία όσο και την εφαρμογή της (αποτελέσματα). 4.1. Μεθοδολογία Η μεθοδολογία εκτίμησης της διάβρωσης εδαφών που αναπτύχθηκε κρίνεται απλή στην εφαρμογή της καθώς οι παράμετροι που συνθέτουν το μοντέλο μπορούν να υπολογισθούν με σχετικά μικρή πρωτογενή πληροφορία και σε διακριτά στάδια. Η προτεινόμενη μεθοδολογία δύναται να εφαρμοστεί σε περιοχές με παρόμοιες συνθήκες κλίματος, αναγλύφου και χρήσεων γης, γεγονός που εκπληρώνει τον σκοπό της παρούσας μελέτης περί πιλοτικής εφαρμογής και μελλοντικής επέκτασης της σε ευρύτερες περιοχές. Αποτελεί ένα σημαντικό εργαλείο για την προκαταρκτική αξιολόγηση του φαινομένου της διάβρωσης καθώς η τελική αξιολόγηση πρέπει να βασίζεται σε περισσότερα πραγματικά και όχι βιβλιογραφικά δεδομένα αλλά και λαμβάνοντας υπόψη άλλους παράγοντες που επιδρούν σε κάθε μελετώμενη περιοχή. 4.2. Αποτελέσματα- Συμπεράσματα Από τα προϊόντα της παρούσας μελέτης, δύναται να χρησιμοποιηθούν ως αξιόπιστα επίπεδα πληροφορίας τόσο στη διαδικασία υλοποίησης και ολοκλήρωσης του έργου LIFE07/ENV/GR/000278 Soil Sustainability όσο και σε μελέτες με ερευνητικό πεδίο που απαιτεί παρόμοια πληροφορία. Αυτά τα επίπεδα πληροφορίας είναι: α) η κατανομή της βροχόπτωσης (Χάρτης 1) και β) οι επικαιροποιημένες χρήσεις γης (Χάρτης 10). Η κατανομή του συντελεστή K, όπως εκτιμήθηκε, δίνει ικανοποιητικά αποτελέσματα για το σύνολο της λεκάνης του Ανθεμούντα, ο οποίος χωροθετήθηκε σύμφωνα το γεωλογικό υπόβαθρο. Ωστόσο, όσο αφορά τις αγροτικές περιοχές, στις οποίες πραγματοποιεί δειγματοληψίες το ΕΘ.Ι.ΑΓ.Ε. Ι.Ε.Β. 1, πρόκειται να επικαιροποιηθεί ο συντελεστής K, λαμβάνοντας υπόψη την υπολογισθείσα από τις δειγματοληψίες, μηχανική σύσταση. Ο κανονικοποιημένος δείκτης βλάστησης (NDVI) χρησιμοποιήθηκε για την επικαιροποίηση της κατανομής των χρήσεων γης εντός των ορίων της λεκάνης. Η συμβολή της συγκεκριμένη διαδικασία κρίθηκε ως ικανοποιητική. Επίσης, μπορεί να εξαχθεί ως συμπέρασμα ότι από τις περιοχές με φυσική βλάστηση, τα ορεινά τμήματα παρουσιάζουν μεγαλύτερη ζωτικότητα, υγεία και σχετικά πυκνή βλάστηση ενώ οι ημιορεινές περιοχές εμφανίζουν μικρότερες τιμές δείκτη λόγω της αραιής βλάστησης. Όπως προκύπτει, οι επιφάνειες που παρουσιάζουν υψηλή και πολύ υψηλή διάβρωση δεν ξεπερνούν το 5,5% της συνολικής επιφάνειας της λεκάνης του Ανθεμούντα, επιφάνεια που είναι συγκριτικά μικρή (17.500 στρέμματα) με τη συνολική έκταση της λεκάνης (321.300 στρέμματα). Επίσης, οι περιοχές με πολύ 1 Συμπράττοντας δικαιούχος του έργου LIFE07/ENV/GR/000278

υψηλή διάβρωση (> 50 τόνοι/έτος εκτάριο) δεν ξεπερνούν τα 2 της συνολικής επιφάνειας, δηλαδή λιγότερο από 640 στρέμματα. Αυτή η ποσόστωση, αν και κρίνεται ως μικρή, δεν είναι αμελητέα ώστε να μην ληφθεί υπόψη ή να μην ληφθούν μέτρα. Οι περιοχές αυτές, αν και συγκριτικά μικρές, επηρεάζουν άμεσα ή έμμεσα, τα πεδινά της λεκάνης στα οποία εμφανίζεται διάσπαρτη και εκτεταμένη ανθρωπογενή δραστηριότητα. Αντίστοιχο συμπέρασμα προκύπτει και από το μέγεθος της υπολογισθείσας στερεομεταφοράς (84,78m 3 /sec) και το ποσοστό φερτών υλικών (19,70%). Ο χαρακτηρισμός του μεγέθους της στερεομεταφοράς ως μέτρια επιβεβαιώνει το προηγούμενο συμπέρασμα περί επίδρασης των περιοχών με υψηλή και πολύ υψηλή διάβρωση προς τις περιοχές με χαμηλότερο υψόμετρο. Κρίνεται σκόπιμο να αναφερθούν τα παρακάτω: - Η ακρίβεια των πληροφοριών που προέκυψαν ως προϊόν της εφαρμογής του μοντέλου εκτίμησης του βαθμού διάβρωσης εκτιμήθηκε με παρατηρήσεις πεδίου χρησιμοποιώντας συσκευή εντοπισμού θέσης (GPS), με την οποία η ομάδα μελέτης επισκέφτηκε στο πεδίο, 15 συνολικά θέσεις (3 για κάθε κλάση βαθμού διάβρωσης), οι οποίες πρώτα επισημάνθηκαν επί χάρτου και στη συνέχεια με τη επιτόπια παρατήρηση της ομάδας έργου επιβεβαιώθηκαν τα χαρακτηριστικά τους. Η επιβεβαίωση των αποτελεσμάτων ήταν πλήρης. - Πιθανά σφάλματα ενδεχομένως να υπάρχουν, ωστόσο, για η ύπαρξή τους ή μη, η ομάδα μελέτης θα αποφανθεί όταν ολοκληρωθεί και η μελέτη για τη διάβρωση του εταίρου ΕΘΙΑΓΕ-ΙΕΒ, όπου η περιοχή αυτής της μελέτης έχει τμήματα που επικαλύπτονται με τη υπάρχουσα εφαρμογή του μοντέλου RUSLE. Η σύγκριση των δύο μελετών στις επικαλυπτόμενες περιοχές θα αποκαλύψει τυχόν σφάλματα. - Τα δεδομένα που εισήχθησαν στο μοντέλο εκτιμάται ότι είναι αξιόπιστα, δεδομένης της ακρίβειας τους (εικονοστοιχείο: 10m x 10m), της προέλευσής τους καθώς και των μεθόδων παραγωγής τους. - Η παραγόμενη πληροφορία από την εφαρμογή του μοντέλου θεωρείται αξιόπιστη, λαμβάνοντας υπόψη ότι δεν υπήρχαν αναλυτικά εδαφολογικά στοιχεία για την περιοχή καθώς και ότι το υφιστάμενο δίκτυο των μετεωρολογικών σταθμών, στο σύνολό του, είναι λίγα χρόνια που βρίσκεται σε πλήρη λειτουργία. Τέλος, η καταγραφή της υφιστάμενης κατανομής της επιφανειακής και αυλακωτής διάβρωσης θα αποτελέσει το βασικό επίπεδο πληροφορίας, συνδυαζόμενο με τις ανθρωπογενείς δραστηριότητες, για τον προσδιορισμό ζωνών προτεραιότητας και την τελική πρόταση μέτρων για την αποτροπή της διάβρωσης στις εστίες παραγωγής φερτών υλικών όσο και της προστασίας των υποδομών και του ορθότερου πολεοδομικού σχεδιασμού.

5. ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ Υδρολογική μελέτη της ΥΕΤΟΣ Ο.Ε. 1. ΥΔΡΟΓΡΑΦΗΜΑ ΠΛΗΜΜΥΡΑΣ 1.1. ΓΕΝΙΚΑ Η λεκάνη απορροής του Ανθεμούντα έχει έκταση 321,30km 2. Λόγω της μεγάλης έκτασης της λεκάνης, λαμβάνοντας υπόψη το ΠΔ-696/74 (ΦΕΚ-301/Α/8-10-74), για τον υπολογισμό της πλημμυρικής παροχής, δε δύναται να χρησιμοποιηθεί η ορθολογική μέθοδος (Α>130km 2 ). Για το σκοπό αυτό, προσδιορίστηκε το υδρογράφημα πλημμύρας της λεκάνης απορροής, βάσει του οποίου πραγματοποιείται η εκτίμηση της πλημμυρικής παροχής για το χείμαρρο Ανθεμούντα. 1.2. ΤΟ ΜΟΝΑΔΙΑΙΟ ΥΔΡΟΓΡΑΦΗΜΑ ΤΗΣ SCS Το μοναδιαίο υδρογράφημα (ΜΥΓ) αποτελεί μια εύχρηστη μέθοδο ανάλυσης των πλημμυρικών παροχών ενός υδατορρεύματος. Κατά καιρούς, έχουν προταθεί διάφορα μοναδιαία υδρογραφήματα όπως αυτά του Snyder, της SCS κ.α. Το υδρογράφημα της Soil Conservation Service (SCS), που τυγχάνει ευρύτατης αποδοχής από την επιστημονική κοινότητα, αναπτύχθηκε και χρησιμοποιείται από τη Soil Conservation Service (SCS) του United Service Department of Agriculture (USDA, 1957). Βασίζεται στην παραδοχή της γεωμετρικής αναπαράστασης ενός υδρογραφήματος από ένα τρίγωνο. Το αδιάστατο υδρογράφημα της SCS, είναι ένα συνθετικό μοναδιαίο υδρογράφημα στο οποίο, η παροχή εκφράζεται ως ο λόγος της παροχής ως προς την παροχή αιχμής Q peak και ο χρόνος ως λόγος του χρόνου ως προς το χρόνο Τ peak εμφάνισης της παροχής αιχμής του μοναδιαίου υδρογραφήματος. Με δεδομένα α) την παροχή αιχμής και β) το χρόνο καθυστέρησης, για συγκεκριμένη διάρκεια περισσεύματος βροχόπτωσης, το μοναδιαίο υδρογράφημα για μια δεδομένη λεκάνη μπορεί να εκτιμηθεί, μέσω πολλαπλασιασμού των τετμημένων και τεταγμένων του συνθετικού αδιάστατου υδρογραφήματος με τις τιμές Q peak και Τ peak. Οι συντεταγμένες του συνθετικού αδιάστατου υδρογραφήματος της SCS παρέχονται στον πίνακα 1.1, ενώ η γραφική του παράσταση απεικονίζεται στο σχήμα 1.1: Πίνακας 1.1. Τιμές του αδιάστατου μοναδιαίου υδρογράφημα της SCS Αδιάστατος Αδιάστατη Αδιάστατος Αδιάστατη χρόνος, t d παροχή, q d χρόνος, t d παροχή, q d (1) (2) (1) (2) 0,0 0,000 1,5 0,660 0,1 0,015 1,6 0,560 0,2 0,075 1,8 0,420 0,3 0,160 2,0 0,320 0,4 0,280 2,2 0,240 0,5 0,430 2,4 0,180 0,6 0,600 2,6 0,130 0,7 0,770 2,8 0,098 0,8 0,890 3,0 0,075 0,9 0,970 3,5 0,036

Αδιάστατος χρόνος, t d Αδιάστατη παροχή, q d Αδιάστατος χρόνος, t d Αδιάστατη παροχή, q d 1,0 1,000 4,0 0,018 1,1 0,980 4,5 0,009 1,2 0,920 5,0 0,004 1,3 0,840 0,000 1,4 0,750 1,2 1,0 0,8 Q d 0,6 0,4 0,2 0,0 0 1 2 3 4 5 t d Σχήμα 1.1. Το αδιάστατο μοναδιαίο υδρογράφημα της SCS. Σύμφωνα με τη μέθοδο της SCS, η παροχή αιχμής της απορροής για μοναδιαία απορροϊκή βροχόπτωση 1cm είναι: όπου: A Q peak = 2,08 (1.1) t peak Q peak : η παροχή αιχμής του ΜΥΓ, [m 3 /s]. A : η επιφάνεια της λεκάνης απορροής, [km 2 ] t peak : ο χρόνος εμφάνισης της παροχής αιχμής, [h]. Ο χρόνος εμφάνισης της παροχής αιχμής (σε ώρες) υπολογίζεται από τη σχέση:

t 0 tpeak = tl + (1.2) 2 όπου: t L : ο χρόνος καθυστέρησης, [h]. t 0 : η διάρκεια του περισσεύματος βροχόπτωσης (απορροϊκής βροχής), που είναι ταυτόσημη με τη διάρκεια του μοναδιαίου υδρογραφήματος, [h]. Ο χρόνος καθυστέρησης, t L, υπολογίζεται από την εξίσωση: L t L L 0, 3 t 0,752C (1.3) ca όπου: t L : o χρόνος καθυστέρησης του συνθετικού μοναδιαίου υδρογραφήματος, [h]. C t : αδιάστατος συντελεστής που κυμαίνεται από 1,8 έως και 2,2. Η τιμή 1,8 χρησιμοποιείται στην περίπτωση λεκανών απορροής που εμφανίζουν σχετικά μεγάλες κλίσεις. L : το μέγιστο μήκος διαδρομής του κύριου υδατορρεύματος, ήτοι από την έξοδο της λεκάνης μέχρι το πιο απομακρυσμένο υδραυλικά σημείο της λεκάνης απορροής, [km]. L ca : το μήκος διαδρομής του κύριου υδατορρεύματος από την έξοδο της λεκάνης μέχρι την προβολή του κέντρου βάρους της λεκάνης πάνω στο κύριο υδατόρρευμα, [km]. 1.3. ΔΙΕΡΕΥΝΗΣΗ ΤΗΣ ΑΙΧΜΗΣ ΠΛΗΜΜΥΡΑΣ ΣΤΗΝ ΥΠΟ ΜΕΛΕΤΗ ΥΔΡΟΛΟΓΙΚΗ ΛΕΚΑΝΗ ΑΝΘΕΜΟΥΝΤΑ 1.3.1. ΧΡΟΝΟΣ ΣΥΓΚΕΝΤΡΩΣΗΣ Για τον υπολογισμό της έντασης, χρησιμοποιήθηκαν οι όμβριες καμπύλες που δίνονται στη συνέχεια. Επισημαίνεται ότι, οι καμπύλες λήφθηκαν από την υδρολογική μελέτη που εκπονήθηκε για τον Ο.Α.Θ. για τη μελέτη με τίτλο «Οριστική Μελέτη Διευθέτησης των Χειμάρρων της Τουριστικής Περιοχής Θεσσαλονίκης (Περαίας Αγ. Τριάδας). 5,02 i (Τ=2 έτη) (1.4) 0,71 (t 2) 6,05 i (Τ=5 έτη) (1.5) 0,68 (t 2) i 5,73 (Τ=10 έτη) (1.6) (t 1) 0,63 i i 5,65 (Τ=20 έτη) (1.7) (t 0,5) 5,23 (t 0,5) 0,59 (Τ=50 έτη) (1.8) 0,55

i 5,07 (Τ=100 έτη) (1.9) (t 1) 0,52 όπου: i : η ένταση της βροχόπτωσης σε mm/min t : η διάρκεια της βροχόπτωσης σε min Αναφορικά με τις ανωτέρω όμβριες καμπύλες, επισημαίνεται ότι έχουν εφαρμοστεί σε πλήθος μελετών που αφορούν στην ευρύτερη περιοχή της Θεσσαλονίκης. Σχήμα 1.2. Απόσπασμα χαρτών γενικής χρήσεως της Γ.Υ.Σ., κλίμακας 1:50.000 (φύλλα χάρτη Θέρμη, Ζαγκλιβέρι, Πολύγυρος, Βασιλικά, Επανομή και Θεσσαλονίκη) όπου διακρίνεται η υπό μελέτη υδρολογική λεκάνη. Με κόκκινο χρώμα εμφαίνεται ο υδροκρίτης, με μπλε τα ρέματα, με σκούρο μπλε το κύριο υδατόρρευμα, σε πράσινο κύκλο περικλείεται η θέση του κεντροειδούς της λεκάνης και με κυανό η προβολή του κεντροειδούς στο κύριο υδατόρρευμα (το σχήμα είναι άνευ κλίμακας). Η εξίσωση του Giandotti για τον υπολογισμό του χρόνου συγκέντρωσης, έχει ως εξής: 4 A + 1,5 L t c = (1.10) 0,8 H h όπου: t c : είναι ο χρόνος συρροής ή χρόνος συγκέντρωσης εκφρασμένος σε h, Α : είναι η οριζόντια προβολή της λεκάνης απορροής σε km 2, L : είναι το μήκος διαδρομής της φυσικής κοίτης σε km, h : είναι το υψόμετρο πυθμένα της φυσικής κοίτης του υδατορρεύματος στη διατομή ελέγχου σε m, Η : είναι το μέσο υψόμετρο της λεκάνης απορροής σε m.

Με αντικατάσταση των παραμέτρων στην εξίσωση 1.10, όπου Α=321,30km 2, L=51,15km, προκύπτει χρόνος συγκέντρωσης ίσος με 8h. Από την όμβρια καμπύλη της εξίσωσης 1.8, η οποία αντιστοιχεί σε περίοδο επαναφοράς T=50έτη, υπολογίστηκε ένταση βροχόπτωσης ίση με i=10,52mm/h. Για την προσέγγιση του υδρογραφήματος πλημμύρας, μελετήθηκε θεωρητικό συμβάν βροχόπτωσης με διάρκεια ίση με το χρόνο συγκέντρωσης της λεκάνης απορροής (περί τις 8 ώρες), που αποτελείται από οκτώ (8) επιμέρους συνεχόμενα συμβάντα βροχόπτωσης ίσης διάρκειας (1h) και ίσης έντασης (i=10,52mm/h) έκαστο. 1.3.2. ΕΦΑΡΜΟΓΗ ΤΗΣ ΜΕΘΟΔΟΥ ΤΗΣ SCS Από την εφαρμογή της μεθόδου της SCS στη λεκάνη του υπό μελέτη ρέματος (C t =2,0, L=51,15km και L ca =17,25km), προκύπτει πως ο χρόνος καθυστέρησης t L της συγκεκριμένης λεκάνης, είναι ίσος με 11,57 ώρες. Θέτοντας τη διάρκεια t 0 του περισσεύματος βροχόπτωσης (απορροϊκής βροχής), ίση με 1 ώρα, οι παρακάτω υπολογισμοί αναφέρονται σε ΜΥΓ ταυτόσημης διάρκειας (ΜΥΓ-1h). O χρόνος εμφάνισης της παροχής αιχμής t peak του ΜΥΓ-1h, βάσει των ανωτέρω, υπολογίζεται σε 12,57 ώρες. Ακολούθως υπολογίζεται η παροχή αιχμής Q peak του ΜΥΓ-1h, η οποία προκύπτει ίση με 55,47 m 3 /s. Οι συντεταγμένες του συνθετικού ΜΥΓ-1h της λεκάνης κατά SCS παρέχονται στον πίνακα 1.2, ενώ η γραφική του παράσταση απεικονίζεται στο σχήμα 1.3: Πίνακας 1.2. Τιμές του ΜΥΓ-1h του υπό μελέτη ρέματος, κατά SCS. Αδιάστατος Αδιάστατη t Q χρόνος, t d παροχή, q d ΜΥΓ-1h ΜΥΓ-1h (1) (2) (3) = t peak (1) (4) = Q peak (2) 0,0 0,000 0,00 0,00 0,1 0,015 1,21 0,83 0,2 0,075 2,41 4,16 0,3 0,160 3,62 8,87 0,4 0,280 4,83 15,53 0,5 0,430 6,03 23,85 0,6 0,600 7,24 33,28 0,7 0,770 8,45 42,71 0,8 0,890 9,65 49,36 0,9 0,970 10,86 53,80 1,0 1,000 12,07 55,47 1,1 0,980 13,27 54,36 1,2 0,920 14,48 51,03 1,3 0,840 15,69 46,59 1,4 0,750 16,90 41,60 1,5 0,660 18,10 36,61 1,6 0,560 19,31 31,06 1,8 0,420 21,72 23,30 2,0 0,320 24,14 17,75

Αδιάστατος Αδιάστατη t Q χρόνος, t d παροχή, q d ΜΥΓ-1h ΜΥΓ-1h (1) (2) (3) = t peak (1) (4) = Q peak (2) 2,2 0,240 26,55 13,31 2,4 0,180 28,96 9,98 2,6 0,130 31,38 7,21 2,8 0,098 33,79 5,44 3,0 0,075 36,20 4,16 3,5 0,036 42,24 2,00 4,0 0,018 48,27 1,00 4,5 0,009 54,31 0,50 5,0 0,004 60,34 0,22 0,000 0,00 60 60 50 50 40 40 Q (m 3 /s) 30 30 20 20 10 10 0 0 4 8 12 16 20 24 28 32 36 40 44 t (h) 0 Σχήμα 1.3. Το ΜΥΓ-1h της λεκάνης του υπό μελέτη ρέματος, σύμφωνα με τη μέθοδο της SCS. Με τις ερυθρού χρώματος κουκκίδες διακρίνονται τα υπολογισμένα σημεία του ΜΥΓ (στήλες 3 και 4, πίνακας 1.2) ενώ, με τη συνεχή μαύρη γραμμή, διακρίνεται η προσέγγισή του ΜΥΓ από τις εξισώσεις. Πολλαπλασιάζοντας το ΜΥΓ 1h με την αντίστοιχη απορροϊκή βροχόπτωση της 50ετίας (10,52mm/h 1h=10,52mm ή 1,05cm) και μετέπειτα προσθέτοντας α) οκτώ (8) φορές το ίδιο ΜΥΓ 1h μετατοπισμένο κατά μία (1) ώρα και β) την εκτίμηση της βασικής απορροής (Q βασ =0,5m 3 /s), προκύπτει το ζητούμενο υδρογράφημα πλημμύρας. Η διαδικασία αυτή παρουσιάζεται στον πίνακα 1.3 και στο σχήμα 1.4.

Πίνακας 1.3. Υπολογισμός του υδρογραφήματος πλημμύρας για τη λεκάνη του υπό μελέτη υδατορρεύματος (T = 50 έτη). t Q R1 R2 R3 R4 R5 R6 R7 R8 Βασική απορροή Q πλημ (h) (m 3 /s) (m 3 /s) (m 3 /s) (m 3 /s) (m 3 /s) (m 3 /s) (m 3 /s) (m 3 /s) (m 3 /s) (m 3 /s) (m 3 /s) 0,00 0,00 0,00 0,50 0,50 0,25 0,00 0,00 0,50 0,83 0,50 0,06 0,06 0,50 2,10 0,75 0,23 0,25 0,50 4,96 1,00 0,52 0,55 0,00 0,50 9,48 1,25 0,93 0,98 0,00 0,50 0,50 1,50 1,44 1,52 0,06 0,50 0,50 1,75 2,06 2,16 0,25 0,50 0,56 2,00 2,76 2,90 0,55 0,00 0,50 0,75 2,25 3,54 3,73 0,98 0,00 0,50 1,05 2,50 4,40 4,62 1,52 0,06 0,50 1,48 2,75 5,31 5,59 2,16 0,25 0,50 2,08 3,00 6,29 6,62 2,90 0,55 0,00 0,50 2,91 3,25 7,33 7,71 3,73 0,98 0,00 0,50 3,96 3,50 8,43 8,87 4,62 1,52 0,06 0,50 5,21 3,75 9,60 10,10 5,59 2,16 0,25 0,50 6,71 4,00 10,83 11,39 6,62 2,90 0,55 0,00 0,50 8,50 4,25 12,14 12,77 7,71 3,73 0,98 0,00 0,50 10,58 4,50 13,52 14,22 8,87 4,62 1,52 0,06 0,50 12,92 4,75 14,99 15,77 10,10 5,59 2,16 0,25 0,50 15,58 5,00 16,54 17,40 11,39 6,62 2,90 0,55 0,00 0,50 18,60 5,25 18,17 19,11 12,77 7,71 3,73 0,98 0,00 0,50 21,97 5,50 19,89 20,92 14,22 8,87 4,62 1,52 0,06 0,50 25,69 5,75 21,68 22,81 15,77 10,10 5,59 2,16 0,25 0,50 29,80 6,00 23,55 24,77 17,40 11,39 6,62 2,90 0,55 0,00 0,50 34,36 6,25 25,47 26,80 19,11 12,77 7,71 3,73 0,98 0,00 0,50 39,37 6,50 27,45 28,88 20,92 14,22 8,87 4,62 1,52 0,06 0,50 44,80 6,75 29,46 30,99 22,81 15,77 10,10 5,59 2,16 0,25 0,50 50,72 7,00 31,48 33,12 24,77 17,40 11,39 6,62 2,90 0,55 0,00 0,50 57,17 7,25 33,50 35,24 26,80 19,11 12,77 7,71 3,73 0,98 0,00 0,50 64,14 7,50 35,50 37,35 28,88 20,92 14,22 8,87 4,62 1,52 0,06 0,50 71,60 7,75 37,46 39,41 30,99 22,81 15,77 10,10 5,59 2,16 0,25 0,50 79,60 8,00 39,36 41,41 33,12 24,77 17,40 11,39 6,62 2,90 0,55 0,50 88,16 8,25 41,18 43,32 35,24 26,80 19,11 12,77 7,71 3,73 0,98 0,50 97,25 8,50 42,91 45,14 37,35 28,88 20,92 14,22 8,87 4,62 1,52 0,50 106,84 8,75 44,54 46,85 39,41 30,99 22,81 15,77 10,10 5,59 2,16 0,50 116,94 9,00 46,05 48,44 41,41 33,12 24,77 17,40 11,39 6,62 2,90 0,50 127,57 9,25 47,44 49,91 43,32 35,24 26,80 19,11 12,77 7,71 3,73 0,50 138,66 9,50 48,72 51,25 45,14 37,35 28,88 20,92 14,22 8,87 4,62 0,50 150,16 9,75 49,88 52,47 46,85 39,41 30,99 22,81 15,77 10,10 5,59 0,50 162,02