Περιβαλλοντικά Προβλήματα και Σύγχρονα Εργαλεία ιαχείρισής τους στο θαλάσσιο περιβάλλον του Στρυμονικού Κόλπου και των εκβολών του π. Στρυμόνα ρ. Γεώργιος Συλαίος Εργαστήριο Οικολογικής Μηχανικής & Τεχνολογίας Τμήμα Μηχανικών Περιβάλλοντος ημοκρίτειο Πανεπιστήμιο Θράκης gsylaios@env.duth.gr
TYTUL SLAJDU Περίπου 80% τηςεπιφάνειαςτηςγηςέχειτροποποιηθείαπό τον Άνθρωπο, κατά τη περίοδο του Ανθρωπόκαινου (Anthropocene)
Η παραγωγή τροφίμων προκαλεί την υποβάθμιση των υδατικών πόρων Αυξημένες ανάγκες σε γλυκό νερό, Αυξημένη χρήση λιπασμάτων και φυτοφαρμάκων Σημαντικές απολήψεις γλυκού νερού από εσωτερικά υδατικά συστήματα Σημαντική υποβάθμιση ποιότητας υδατικών συστημάτων
Οι ανθρώπινες δραστηριότητες στη παράκτια ζώνη προκαλούν υποβάθμιση των υδατικών πόρων Αστική και βιομηχανική ρύπανση Υποβάθμιση της ποιότητας των παράκτιων συστημάτων
Κλιματική Αλλαγή (North Atlantic Oscillation) επηρεάζει τη Μεσόγειο + - - + http://www.met.rdg.ac.uk/cag/nao/ SOUTHERN EUROPE WITH WARM WINTERS AND HIGH PRECIPITATION SOUTHERN EUROPE WITH COLD WINTERS AND LOW PRECIPITATION 5,00 4,00 3,00 2,00 NAO 1,00 0,00-1,00-2,00-3,00-4,00-5,00 1900 1904 1908 1912 1916 1920 1924 1928 1932 1936 1940 1944 1948 1952 1956 1960 1964 1968 1972 1976 1980 1984 1988 1992 1996 2000 2004 FONTES DADOS: NAO CLIMATE RESEARCH UNIT, UNIV OF EAST ANGLIA
Οι περιβαλλοντικές επιπτώσεις των φραγμάτων Υπάρχουν σήμερα περίπου 40.000 μεγάλα φράγματα ύψους άνω των 15 μ. και περίπου 800.000 μικρότερα φράγματα. Τα φράγματα αυτά προκάλεσαν σημαντική μεταβολή στη ροή γλυκού νερού προς τη θάλασσα. Κυριότερες επιπτώσεις αφορούν τις αλλαγές στη μεταβλητότητα της ποτάμιας παροχής, και τις συνεπαγόμενες αλλαγές στην οικολογία των ποτάμιων και παράκτιων οικοσυστημάτων.
Η ΠΑΡΑΓΩΓΙΚΟΤΗΤΑ ΤΗΣ ΜΕΣΟΓΕΙΟΥ
Υ ΡΟΓΡΑΦΙΚΑ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ ΤΟΥ ΒΟΡΕΙΟΥ ΑΙΓΑΙΟΥ Υδάτινες Μάζες: Α) Εισροή του Νερού της Μαύρης Θάλασσας (πλούσιου σε θρεπτικά άλατα και χαμηλής πυκνότητας νερού), LIW Β) Κίνηση του Νερού της Λεβαντίνης (χαμηλής περιεκτικότητας σε θρεπτικά άλατα και πολύ πυκνό νερό), Γ) Εκροή νερού των ποταμών Έβρου, Νέστου και Στρυμόνα.
ΕΠΙ ΡΑΣΗ ΜΑΥΡΗΣ ΘΑΛΑΣΣΑΣ ΣΤΟ ΒΟΡΕΙΟ ΑΙΓΑΙΟ
ΜΟΡΦΟΛΟΓΙΚΑ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ ΤΟΥ ΒΟΡΕΙΟΥ ΑΙΓΑΙΟΥ 40 45 χλμ Μεγάλου πλάτους ρηχή ζώνη < 50 μ Ακτογραμμή πριν από 20.000 χρόνια
ΑΛΙΕΥΤΙΚΗ ΠΑΡΑΓΩΓΙΚΟΤΗΤΑ ΤΟΥ ΒΟΡΕΙΟΥ ΑΙΓΑΙΟΥ N 40 o N 25 o E
ΑΛΙΕΥΤΙΚΟΣ ΣΤΟΛΟΣ ΚΑΙ ΑΛΙΕΥΤΙΚΗ ΠΑΡΑΓΩΓΗ
N ASPROVALTA NEA BRASNA RIVER STAVROS RICHIOS 40 21' 00'' 23 38' 00'' 0 5 km 1 2 3 21 12 OLYMPIAS 11Α NEA KERDILIA 20 4 11 13 22 STRATONION 32 29 IERISSOS RIVER STRIMON 23 22Α 31 28 NEA RODA 40 48' 00'' 24 01' 00'' OFRINION 6 33 24 ORFANI STRYMONIKOS GULF 5 10 14 19 15 18 GULF OF IERISSOS 9 26 27 KARIANI 34 7 8 17 16 25 Στρυμονικός & Κόλπος Ιερισσού Πεδία Αναπαραγωγής & ιατροφής πελαγικών ειδών. Τελικός αποδέκτης νερών π. Στρυμόνα & Ρήχιου Ποταμός Στρυμόνας Μέση Ετήσια Παροχή (58 m 3 /sec) Ελάχιστη Ετήσια Παροχή (15 m 3 /sec Αύγουστος) Μέγιστη Ετήσια Παροχή (120 m 3 /sec Απρίλιος) Ποταμία παροχή ελεγχόμενη από Λίμνη Κερκίνη Συνεχής μείωση ποτάμιων εκροών Στρυμόνα λόγω χαμηλών βροχοπτώσεων και γεωργικών καλλιεργειών. Ποταμός Ρήχειος Μέση Ετήσια Παροχή (0.90 m 3 /sec) Σταθερήολόκληροτοέτος
ΗΜΕΡΗΣΙΑ ΠΑΡΟΧΗ Π. ΣΤΡΥΜΟΝΑ ΣΤΙΣ ΕΚΒΟΛΕΣ 200 160 Παροχή Κερκίνης (m 3 /s) 120 80 40 0 01-01-04 01-05-04 01-09-04 01-01-05 01-05-05 01-09-05 01-01-06 01-05-06 01-09-06 Ημερομηνία
ΧΡΟΝΟΣ ΑΝΑΝΕΩΣΗΣ ΝΕΡΟΥ ΣΤΟ ΣΤΡΥΜΟΝΙΚΟ ΚΟΛΠΟ
R. Richios 19.90 20.20 20.50 R. Strymon R. Richios 32.0 31.0 33.0 34.0 R. Strymon 35.0 34.0 Επιφανειακή Κατανομή (Ιούνιος 1997) N 0 5 km (α) Θερμοκρασία 19.60 R. Strymon 19.60 19.30 19.90 N 0 5 km (β) Αλατότητα 35.0 34.0 R. Strymon 35.0 35.0 Ανάπτυξη μετωπικού συστήματος με διεύθυνση Βορράς Νότος Μεταφορά λαρβών ψαριών από το Β. Στρυμονικό προς το Κόλπο Ιερισσού λόγω ρευμάτων πυκνότητας R. Richios 0.00 2.50 5.00 R. Richios 0.00 2.50 5.00 5.00 5.00 N 0 5 km 2.50 0.00-2.50 N 0 5 km 2.50 0.00-2.50 5.00 5.00 (γ) Προ-λάρβες (δ) Λάρβες
R. Richios N 0 5 km (α) Θερμοκρασία 23.00 22.80 22.60 22.40 R. Strymon R. Strymon 22.20 22.20 22.20 R. Richios N 30.0 31.0 32.0 0 5 km (β) Αλατότητα 30.0 31.0 32.0 33.0 33.5 33.5 Επιφανειακή Κατανομή (Σεπτέμβριος 1997) Ηισόθερμητων23 o C ορίζει τη ζώνη επίδρασης ποτάμιων νερών (ROFI) Οι διαφορές πυκνότητας αναπτύσσουν μετωπικό σύστημα στο Κεντρικό Στρυμονικό R. Richios N 0 5 km (γ) Πρό-Λάρβες 0.00 5.00 R. Strymon R. Strymon 0.00-10.00 5.00 10.00 20.00 0.00 R. Richios N 0 5 km (δ) Λάρβες 0.00 5.00 0.00-10.00 5.00 10.00 20.00 0.00 Ωρολογιακής φοράς ροή στην είσοδο του Στρυμονικού Κόλπου μεταφέρει προλάρβες & λάρβες βόρεια Αντι-ωρολογιακής φοράς ροή μεταφέρει λάρβες στο εσωτερικό του κόλπου Υψηλές συγκεντρώσεις ατόμων ιχθυοπλαγκτού στο νότιο τμήμα Κόλπου Ιερισσού, λόγω μεταφοράς τους κατά το προηγούμενο διάστημα
Stavros Stratoni Ierissos Kargiani Σχήμα 3. Οριζόντια Παράκτια Κυκλοφορία στοστρυμονικόκόλποκαιστοκόλπο Ιερισσού τη χρονική στιγμή t = 0.0 hr. Η έναρξη του παλιρροιακού κύκλου συμπίπτει με το τέλος της κίνησης των μαζών νερού προς τα έξω από τη περιοχή μελέτης (τέλος αμπώτιδος). Χαρακτηριστική είναι η εμφάνιση μίας έντονης περιστροφικής κίνησης με ωρολογιακή φορά με κέντρο στο νοτιοανατολικό άκρο του Κόλπου της Ιερισσού, η οποία οφείλεται στη μορφολογία της ακτογραμμής (headland eddy) του Ακρωτηρίου «Αράπης». Οι ταχύτητες των ρευμάτων αποκτούν τιμές της τάξης των 15-18 cm/sec. Παρατηρείται επίσης η εισροή υδάτινων μαζών (γεωστροφικό ρεύμα) παράλληλα με το βόρειο τμήμα του Στρυμονικού Κόλπου. Το ρεύμα αυτό διανύει σχεδόν ολόκληρη την ακτογραμμή του Στρυμονικού (μέχρι την Ολυμπιάδα), με μέτριες σε ένταση ταχύτητα (8-10 cm/sec), προτού κινηθεί προς τα έξω από το νότιο τμήμα του κόλπου.
Kargiani Kargiani Stavros Stavros Stratoni Stratoni Ierissos Ierissos Σχήμα 6. Οριζόντια Παράκτια Κυκλοφορία στο Στρυμονικό Κόλπο και στο Κόλπο Ιερισσού τη χρονική στιγμή t = 3.0 hr. Σχήμα 9. ΟριζόντιαΠαράκτιαΚυκλοφορίαστοΣτρυμονικό ΚόλποκαιστοΚόλποΙερισσούτηχρονικήστιγμήt = 6.0 hr
αλμυρό νερό γλυκό νερό z y x ποταμός θάλασσα
Θαλάσσιο Όριο - σταθμήμετρο - CTD Γέφυρα Εθνικής Οδού Γέφυρα Αμφίπολης Ροόμετρο ΙΙ 10km Ποτάμιο Όριο Απευθείας Μετρήσεις (ροόμετρο Ι, ph-μετρο, οξυγονόμετρο, αγωγιμόμετρο,δίσκος Secchi, GPS) Σταθεροί Σταθμοί Σταθμοί Προκαταρκτικών Μετρήσεων
Στον τύπο ροής Ι, η διάταξη της κουρτίνας αέρα δεν ανακόπτει τη στάσιμη σφήνα, παρά μειώνει την κατακόρυφη ανάπτυξή της. Στον τύπο ροής ΙΙ, η στάσιμη σφήνα περιορίζεται πλήρως από τη λειτουργία της κουρτίνας αέρα. Στον τύπο ροής ΙΙΙ, η σφήνα περιορίζεται, αλλά ένα τμήμα της παραμένει ανάντη της διάταξης, δηλαδή η απομάκρυνση του άλατος συμβαίνει μόνο στον περιβάλλοντα χώρο της διάταξης.
Εφαρμογή στην εκβολή του Στρυμόνα Η μέθοδος της κουρτίνας αέρα εφαρμόστηκε στην εκβολή του Στρυμόνα. Η χωροθέτηση της διάταξης ήταν τέτοια, ώστε να επιτραπεί η λειτουργία των τριών αντλιοστασίων για την κάλυψη των αρδευτικών αναγκών της περιοχής πουβρίσκονταιανάντητηςγέφυραςτηςνέαςεθνικήςοδούςκαιηλειτουργία τους περιορίζεται λόγω της παρουσίας του αλμυρού νερού στην εκβολή. Οι τιμές των παροχών που δοκιμάστηκαν ήταν 5 m 3 /s, 25 m 3 /s, 45 m 3 /s και 65 m 3 /s, θεωρώντας συνθήκες τετραγωνισμού με παλιρροιακό εύρος 7 cm και συνθήκες συζυγίας με παλιρροιακό πλάτος 14 cm οκιμάστηκαν μεγέθη παροχής αέρα, 0.01 m 2 /s, 0.10 m 2 /s, 0.15 m 2 /s, 0.20 m 2 /s και 0.25 m 2 /s με σκοπό την εύρεση της ενεργειακά οικονομικότερης λύσης.
A/B 5 4 3 2 1 0 (i) Τύπος ΙΙ Τύπος Ι Τύπος ΙΙΙ qa = 0.01 m2/s 0 5 10 15 20 25 A/R Q = 25 m3/s Q = 45 m 3 /s Q = 65 m 3 /s 5 4 (ii) 5 qa = 0.10 m 2 /s (iii) 4 qa = 0.15 m 2 /s A/B 3 2 Τύπος ΙΙ A/B 3 2 Τύπος ΙΙ 1 0 Τύπος Ι Τύπος ΙΙΙ 1 0 Τύπος Ι Τύπος ΙΙΙ 0 5 10 15 20 25 A/R 0 5 10 15 20 25 A/R 5 4 (iv) 5 qa = 0.20 m 2 /s (v) qa = 0.25 m 2 /s 4 A/B 3 2 Τύπος ΙΙ A/B 3 2 Τύπος ΙΙ 1 0 Τύπος Ι Τύπος ΙΙΙ 1 0 Τύπος Ι Τύπος ΙΙΙ 0 5 10 15 20 25 A/R 0 5 10 15 20 25 A/R
ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ Η αυξανόμενη ζήτηση γλυκού νερού για γεωργική χρήση αναμένεται να περιορίσει τις συνολικές ποσότητες που φθάνουν στα παράκτια συστήματα, όπως ο Στρυμονικός Κόλπος, Ημειωμένηθερινήπαροχήαυξάνειτοχρόνοπαραμονής των συστατικών στο παράκτιο σύστημα, επηρεάζοντας το κύκλο της τροφικής αλυσίδας, Στις εκβολές, ηδιείσδυσητηςαλμυρήςσφήναςπροκαλεί οικολογικές μεταβολές, υπόγεια υφαλμύρυνση, ανοξικές συνθήκες και περιοχές υψηλές θολερότητας, Σύγχρονα εργαλεία, όπως τα μαθηματικά ομοιώματα κυκλοφορίας και λύσεις όπως η μέθοδος κουρτίνας αέρα συμβάλλουν στη καλύτερη διαχείριση των παράκτιων συστημάτων.