Η τπο-αναςύςσαςη λίμνη Κάπλα: Μαθημασική πποςομοίψςη σοτ κύκλοτ σοτ αζώσοτ Λαςπίδοτ Φπτςή Σμήμα Πολισικών Μηφανικών Πανεπιςσήμιο Θεςςαλίαρ
Τγπόσοποι: οπιςμόρ και είδη Είναι υτςικέρ ή σεφνησέρ πεπιοφέρ, μονίμψρ ή πποςψπινώρ κασακλτςμένερ με νεπό, πέον ή ςσάςιμο, γλτκό, τυάλμτπο ή αλμτπό και πεπιοφέρ ποτ καλύπσονσαι από θαλάςςιο νεπό σοτ οποίοτ σο βάθορ δεν τπεπβαίνει σα έξι μέσπα. Παπάκσιοι τγπόσοποι: σα πηφά θαλαςςινά νεπά, σα δέλσα και οι εκβολέρ σψν ποσαμών, σα αλμτπά έλη, οι κλειςσέρ και ανοιφσέρ λιμνοθάλαςςερ. Εςψσεπικοί τγπόσοποι: σα ποσάμια και σα πτάκια, οι λίμνερ, σα έλη, σα τγπά λιβάδια, οι καλαμώνερ καθώρ και σα παπαλίμνια ή παπαποσάμια δάςη. Σεφνησοί και ημι-σεφνησοί τγπόσοποι, οι οποίοι κασαςκετάζονσαι για αποθήκετςη νεπού, για ύδπετςη, άπδετςη, τδποηλεκσπική ενέπγεια, αναχτφή, παπαγψγή αλασιού και απομάκπτνςη πύπψν.
Τγπόσοποι: λεισοτπγίερ Υτςικόρ καθαπιςμόρ σψν τδάσψν. Εμπλοτσιςμόρ τπόγειψν τδπουοπέψν. Αποθήκετςη νεπού και σποποποίηςη πλημμτπικών υαινομένψν. Αποππόυηςη διοξειδίοτ σοτ άνθπακα. Αποθήκετςη και ελετθέπψςη θεπμόσησαρ. Δέςμετςη ηλιακήρ ακσινοβολίαρ και ςσήπιξη σπουικών πλεγμάσψν.
Λίμνη Κάπλα: Ιςσοπική αναδπομή Απφαιολογικά ετπήμασα αποδεικνύοτν σην κασοίκηςη γύπψ από σην λίμνη από σην νεολιθική εποφή. Η έκσαςη σηρ διακτμαίνονσαν από 45000 ςσπέμμασα, σο μόνιμο εμβαδό σηρ, έψρ 180000 ςσπέμμασα. Η αποξήπανςη αποςκοπούςε ςε: ανσιπλημμτπική πποςσαςία σηρ θεςςαλικήρ πεδιάδαρ απόδοςη γεψπγικήρ γηρ ςσοτρ υσψφούρ αγπόσερ ανσιμεσώπιςη σοτ πποβλήμασορ σηρ ελονοςίαρ Σο 1962 ππαγμασοποιείσαι ολική αποςσπάγγιςη σηρ λίμνηρ
Επιπσώςειρ σηρ αποξήπανςηρ σηρ λίμνηρ Κάπλαρ Επηπεάςσηκαν σα μικποκλιμασικά δεδομένα σηρ πεπιοφήρ. Πσώςη τπόγειαρ ςσάθμηρ, μέςψ σηρ απώλειαρ τδασικών πόπψν και σην τπεπάνσληςη, και ειςαγψγή θαλαςςινού νεπού ςσον τπόγειο τδπουοπέα. Μεσά σην αποξήπανςη εμυανίςσηκαν πήγμασα ςσο έδαυορ σηρ ετπύσεπηρ πεπιοφήρ. Μείψςη σοτ αγποσικού πληθτςμού Αποδήμηςη σηρ άγπιαρ πανίδαρ. Κασαςσπουή σηρ ιφθτοπαπαγψγήρ σηρ πεπιοφήρ.
Η λίμνη Κάπλα ςήμεπα
σόφοι σηρ επγαςίαρ σόφορ: Επιλέγονσαρ σο άζψσο ςαν παπάμεσπο ποιόσησαρ νεπού, να αποκσήςοτμε μια λεπσομεπή εικόνα σψν μεσαβολών ποτ τυίςσασαι μέςα ςσον τγπόσοπο (πού βπίςκεσαι αποθηκετμένο, ςε σι ποςόσησα και ποια είναι η επιπποή σψν τδπολογικών ςτνθηκών). Μεθοδολογία: Ανάπστξη μαθημασικού μονσέλοτ πποςομοίψςηρ για σην πεπιγπαυή σψν υτςικοφημικών και βιολογικών διεπγαςιών σοτ τγποσόποτ με ςκοπό σην πποςομοίψςη σηρ ποιόσησαρ νεπού ποτ ειςπέει και αποππέει από ατσόν. Επγαλεία: Λογιςμικό STELLA TM 9
Σο τπο-μονσέλο τδπολογίαρ Res turnover Irrigation Evapo transpiration Losses to aquifer Pagasitikos Precipitation Drainage PeniosRiver Run off Res Vol Res Total In Res Total Out Total Q Water level Surface area
Τπο-μονσέλο τδπολογίαρ: Μεσαβλησή V dv dt Q penios Q runoff Q drainage Q ppt Q irrig V :Ο όγκορ σοτ νεπού ςσον σαμιετσήπα (m 3 ) Q aquif Q Pagas ET Q Penios :Η ειςποή νεπού ςσον τγπόσοπο μέςψ άνσληςηρ από σον Πηνειό (m³/week) Q run off :Η ειςποή νεπού λόγψ αποπποών και πλημμύπψν (m³/week) Q drainage :Η ειςποή λόγψ ςσπαγγιδίψν σψν απδετόμενψν πεπιοφών ποτ αποππέοτν ςσην Κάπλα (m³/week) Q ppt :Η ειςποή νεπού λόγψ βποφόπσψςηρ (m³/week) Q irrig :Η εκποή νεπού από σον τγπόσοπο για σην κάλτχη σψν αναγκών άπδετςηρ (m³/week) Q aquif :Η εκποή νεπού λόγψ διαυτγήρ ςσον τδπουοπέα (m³/week) Q Pagas :Η εκποή νεπού από σον τγπόσοπο μέςψ εκσποπήρ ςσον Παγαςησικό (m³/week) ΕΣ :Φάνεσαι ςσην ασμόςυαιπα λόγψ εξασμιςοδιαπνοήρ (m³/week)
Δεδομένα Ειςόδοτ Τδασικό Ιςοζύγιο Σαμιετσήπα Κάπλαρ Q Penios Q run off Q drainage Q ppt Q irrig Q ET Q aquif January 2,65 10 7 8,23 10 6 0,00 3,48 10 6 0,00 2,10 10 6 1,64 10 7 February 2,18 10 7 8,23 10 6 0,00 3,61 10 6 0,00 2,10 10 6 2,09 10 7 March 1,37 10 7 1,02 10 7 0,00 2,61 10 6 0,00 2,10 10 6 2,20 10 7 April 1,26 10 7 7,75 10 6 4,10 10 5 2,11 10 6 6,50 10 6 4,20 10 6 1,89 10 7 May 1,38 10 7 7,75 10 6 1,09 10 6 1,91 10 6 1,74 10 7 4,20 10 6 1,45 10 7 June 7,58 10 6 4,36 10 6 1,43 10 6 2,61 10 6 2,29 10 7 4,20 10 6 9,11 10 6 July 0,00 5,81 10 6 1,93 10 6 1,93 10 6 3,09 10 7 4,20 10 6 4,52 10 6 August 0,00 2,91 10 6 1,28 10 6 1,99 10 6 2,05 10 7 4,20 10 6 2,73 10 6 September 1,10 10 6 3,39 10 6 5,90 10 5 1,08 10 6 9,40 10 6 4,20 10 6 2,17 10 6 October 7,95 10 6 1,37 10 7 0,00 1,49 10 6 0,00 2,10 10 6 3,30 10 6 November 1,65 10 7 1,45 10 7 0,00 7,50 10 5 0,00 2,10 10 6 5,80 10 6 December 2,66 10 7 1,02 10 7 0,00 8,40 10 5 0,00 2,10 10 6 1,04 10 7
Σο άζψσο: οι μοπυέρ σοτ ςσην Κάπλα Σο αμμψνιακό άζψσο (NH 3 ) Σο άζψσο ςσα νισπώδη και σα νισπικά (NO x ) Σο άζψσο ςσα μακπόυτσα (N mac ) Σο άζψσο ςσην άλγη (N algae ) Σο οπγανικό άζψσο (N org ) Σο άζψσο ςσα ενεπγά ιζήμασα (N sed ) Σο άζψσο ςσα βαθιά ιζήμασα (Ν DS )
Σο τπο-μονσέλο αζώσοτ Drainage run off PeniosRiv er DO Kn TempCor PH NoxPenios Noxrunof f Noxdrain NH3drain NH3runof f Nh3 Penios DOc phc PeniosRiv er run off Drainage Kd Denitrif ication InputNH3 NH3 Nitrif ication NOx InputNOx UptakeNH3 macrophy tes OutputNOx OutputNH3 UptakeNH3algae Res turnover Kamsed Remineralization umax Res Vol K3 u mac u mac Nmac K4 Res turnover Kao Ammonif ication Km Nalgae UptakeNOx macrophytes Death UptakeNOx algae PeniosRiv er Norginput umax K4 u mac Norg InputNorg OutputNalgae InputNalgea OutputNorg Res turnover Nalgea PeniosRiv er Res turnover Adsorption K5 Nsed Mortality Settling to ds Mac death rate Deep Sediments
Νισποποίηςη Σο τπο-μονσέλο αζώσοτ Απονισποποίηςη Δέςμετςη NH 3 από μακπόυτσα Εκποή Ειςποή NH3 NOX Ειςποή Εκποή Δέςμετςη ΝΟ x από μακπόυτσα Δέςμετςη NH 3 από άλγερ Αμμψνιοποίηςη Nalgae Ειςποή Ειςποή Nmac Εκποή Θάνασορ αλγών Δέςμετςη NΟx από άλγερ Norg Πποςπόυηςη Εκποή Nsed Θάνασορ μακπουύσψν Ανοπγανοποίηςη Ν DS Καθίζηςη ςε βαθιά ιζήμασα
Σο αμμψνιακό άζψσο (ΝΗ 3 ) AREA TO VOL RATIO DO TempCor PH Drainage run of f PeniosRiv er DOc Kn phc NH3drain NH3runof f Nh3 Penios Nitrif ication K3 u mac InputNH3 NH3 UptakeNH3 macrophy tes OutputNH3 UptakeNH3algae Res turnov er Kamsed Remineralization umax Res Vol Ammonif ication Kao
Η εξίσωση : d( NH dt r r nitrif 3 ) ( Q r uptakenh drainage NH 3drainage Q algae- r mac - 3 uptakenh 3 penios r NH 3 NH out 3Penios r ammon Q runoff rre min NH 3runoff ) Όπου: r nitrif A NH NH3 DO c K n phc TC 3 V T 20 r V algae uptakenh μ 3 max θ Arrh N algae NH3 K 3 V r r remin ammon K K amsed ammon T 20 Arrh T 20 Arrh N N sed org r uptakenh NH3 T 20 mac μ V max θ Arrh N mac 3 NH3 K 4 V r NH NH out 3 3 Q irrig V Q Pagas
Σα νισπώδη και σα νισπικά ( ΝΟ x ) DO DOc Kn TempCor PH phc NoxPenios Noxrunof f PeniosRiv er run of f Noxdrain Drainage AREA TO VOL RATIO Kd Denitrif ication Nitrif ication NOx InputNOx OutputNOx u mac K4 NH3 Res turnov er UptakeNOx macrophy tes UptakeNOx algae Nmac K4 umax Nalgae Res Vol u mac
Η άλγη ( Nalgae) NH3 umax K3 NOx Res Vol UptakeNH3algae Km Nalgae Death UptakeNOx algae umax K4 OutputNalgae InputNalgea Nalgea Res turnov er PeniosRiv er
NH3 u mac UptakeNH3 macrophy tes u mac K4 K3 Nmac UptakeNOx macrophy tes Σα μακπόυτσα ( Nmac ) u mac Mortality Mac death rate
Kao Nalgae Km Σο οπγανικό άζψσο ( Νorg ) Ammonif ication Death PeniosRiv er Norginput InputNorg Norg OutputNorg Res turnov er Adsorption K5
Σο άζψσο ςσα ιζήμασα (Νsed) Kamsed K5 Norg Adsorption Nsed Remineralization Mortality Nmac Settling to ds Mac death rate Deep Sediments
Διαγπάμμασα Odum για σο άζψσο 4330 Input NH3 Input Nalgae 6677.9 930 95.59 Nalg ae 22.51 0,91 NH 3 8.85 10839.7 Nmacrophytes 15886 58787 Input NOx 48482.5 2302.6 NO X 0 213.7 Nsed Input Norg 8673.9 6288.2 24.04 3219.29 1055.7 Norg 62111.4 Σα μεγέθη σψν ποών αζώσοτ τπολογιςμένα ςε mg N/m 2 -yr DS
Διαγπάμμασα Odum για σο άζψσο 6.68 Input NH3 Input Nalgae 10.31 1.44 0.14 Nalg ae 0.035 0 16.73 NH 3 0.01 Nmacrophytes 70.85 90.77 0.02 Input NOx 74.86 3.55 0 0.33 NO X Nsed Input Norg 13.39 9.71 0.037 4.87 1.63 Norg 95.9 Σα μεγέθη σψν ποών αζώσοτ τπολογιςμένα ψρ ποςοςσό% σηρ εσήςιαρ ποήρ υψςυόποτ ςε ςφέςη με σην ειςποή υψςυόποτ DS
Ροή και αποθήκετςη αζώσοτ ςσον σαμιετσήπα τνολικά ο τγπόσοπορ κασακπασεί πεπίποτ σο 93% σοτ αζώσοτ ποτ ειςέπφεσαι ςε ένα έσορ. Σο 6.67% ατσού φάνεσαι μέςψ σηρ απονισποποίηςηρ, όποτ σο άζψσο μεσασπέπεσαι ςε αέπιο κάσψ από αναεπόβιερ ςτνθήκερ και διαυεύγει ςσην ασμόςυαιπα. Οι ποέρ ποτ υαίνονσαι ςσο διάγπαμμα δείφνοτν όσι ένα μεγάλο ποςοςσό σοτ αζώσοτ φάνεσαι, αυού αποθηκεύεσαι απφικά πποςψπινά και μεσά μόνιμα ςσα ιζήμασα. Σο 90.77% σοτ ειςεπφόμενοτ αζώσοτ μεσασπέπεσαι ςε ιζήμασα κάθε φπόνο κασά σην ιζημασοποίηςη σψν νεκπών μακπουύσψν. Μία άλλη ςημανσική ποή είναι ατσή σηρ βιολογικήρ αυομοίψςηρ αζώσοτ από μακπόυτσα (70%), η οποία μεσασπέπεσαι ςε ιζήμασα μεσά σο θάνασό σοτρ. Αν ςτγκπίνοτμε σην ππόςληχη αζώσοτ από σα μακπόυτσα με ατσή σοτ υτσοπλαγκσού, βλέποτμε όσι σα μακπόυτσα πποςλαμβάνοτν ςτγκπισικά πολύ πεπιςςόσεπο άζψσο, κάσι ποτ είναι αναμενόμενο, λόγψ σηρ μεγαλύσεπηρ βιομάζαρ σοτρ.