Τμήμα Δασολογίας & Διαχείρισης Περιβάλλοντος & Φυσικών Πόρων Εργαστήριο Διευθέτησης Ορεινών Υδάτων και Διαχείρισης Κινδύνου Προπτυχιακό Πρόγραμμα Σπουδών ΥΔΡΟΛΟΓΙΚΗ ΔΙΕΥΘΕΤΗΣΗ Απόληψη, Μεταφορά, Ταμίευση Χειμαρρικών Υδάτων Διευθέτηση Ορεινών Υδάτων ΙΙ : Μέρος Ι Φώτης ΜΑΡΗΣ Αναπλ. Καθηγητής Δ.Π.Θ.
Γενικά Ως απόληψη χειμαρρικού ύδατος εννοείται η απόκτηση προς χρήση ποσότητας νερού από ρέοντα ύδατα εντός της κοίτης και από πηγές, από τα στάσιμα ύδατα εντός του εδάφους των λεκανών απορροής και από τα πίπτοντα ύδατα (κατακρημνίσματα) στις λεκάνες των χειμαρρικών ρευμάτων. Η απόληψη γίνεται με υδροληψίες, υδρομαστεύσεις, υδραντλήσεις και ομβροσυλλογές. Συνεπώς τα απολαμβανόμενα ύδατα μπορεί να είναι επιφανειακά ή υπόγεια. 2
Μέθοδοι υδροληψίας από ρεύματα Ως υδροληψία εννοείται η απόληψη νερού προς χρήση ή αξιοποίηση από επιφανειακά ρέοντα ή στάσιμα ύδατα. Ανάλογα με την προέλευση του νερού διακρίνουμε τις υδροληψίες από ποταμούς, από χειμάρρους και από λίμνες. Στη θέση υδροληψίας η παροχή ενός ρεύματος διακρίνεται σε απολαμβανόμενη και σε μη απολαμβανόμενη. Το απολαμβανόμενο μέρος της παροχής προκύπτει από τη συνολική παροχή κατόπιν αφαίρεσης από αυτή του υπόλοιπου νερού (μετά την υδροληψία), του νερού της απόπλυσης και του νερού των απωλειών. Ως υπόλοιπο νερό θεωρείται εκείνο, που πρέπει να εναπομένει στην κοίτη του ρεύματος μετά την υδροληψία, ώστε να αποφεύγονται δυσμενείς επιδράσεις στα κατάντη της θέσης υδρομάστευσης. 3
Μέθοδοι υδροληψίας από ρεύματα Ως νερό απόπλυσης χαρακτηρίζεται η ποσότητα του νερού, που είναι αναγκαία για να απομακρύνονται οι φερτές ύλες από τη θέση υδρομάστευσης. Ως νερό απωλειών χαρακτηρίζεται η ποσότητα ύδατος, που χάνεται λόγω διείσδυσης και διήθησης στις διαπερατές θέσεις των έργων υδροληψίας ή λόγω εξάτμισης. Ως παροχή διαστασιολόγησης θεωρείται εκείνη, με βάση την οποία ορίζονται οι διαστάσεις και η μορφή του έργου της υδροληψίας. Ως παροχή χρήσης ή αξιοποίησης, θεωρείται εκείνη η ποσότητα του νερού από την παροχή της υδροληψίας, που χρησιμοποιείται ή αξιοποιείται. 4
Διάταξη των υδροληψιών Γενικά οι υδροληψίες γίνονται από τις όχθες των ρευμάτων. Σε μεγάλα ρεύματα όμως και για σημαντικές απολήψεις νερού η υδροληψία μπορεί να τοποθετείται και στο μέσο του ρεύματος, κάτω από τον πυθμένα. Κατά την υδροληψία επιδιώκεται η απομάκρυνση των υλικών προ της υδροληψίας, γι αυτό και η απόληψη γίνεται σε στροφές των ρευμάτων, όπου λόγω της φυγόκεντρου δύναμης διαχωρίζονται οι μεταφερόμενες ύλες (τα επιπλεόντα αντικείμενα εξωθούνται προς την εξωτερική όχθη, ενώ τα φερτά υλικά προς την εσωτερική με αποτέλεσμα να παρατηρούνται διαβρώσεις στην εξωτερική και αποθέσεις στην εσωτερική πλευρά). 5
6
Διάταξη των υδροληψιών Εάν η υδροληψία τοποθετηθεί σε ευθύγραμμο τμήμα της κοίτης θα πρέπει να γίνουν κατάλληλοι μετασχηματισμοί ώστε να απομακρύνονται τα φερτά υλικά. Η υδροληψία συνδυάζεται κατά κανόνα με την ίδρυση ενός κατάλληλου εκχειλιστή στα κατάντη της θέσης υδροληψίας, ο οποίος σταθεροποιεί την κοίτη και παράλληλα δημιουργεί μικρή συσσώρευση ύδατος ή ανυψώνει την στάθμη του πυθμένα με τις αποθέσεις που προκαλεί στα ανάντη του. 7
Διάταξη των υδροληψιών Η απομάκρυνση των φερτών υλικών από την υδροληψία επιτυγχάνεται όταν ο εκχειλιστής δεν παρεμποδίζει την μεταφορά τους προς τα κατάντη. Εάν η απολαμβανόμενη ποσότητα νερού είναι μεγάλη, υπάρχει ενδεχόμενο να μειωθεί σημαντικά η μεταφορική ικανότητα της ροής στα κατάντη του εκχειλιστή και έτσι να προκληθούν εκεί αποθέσεις. Αυτό αντιμετωπίζεται με τοπική διευθέτηση, όπως, με στένωση της κοίτης, ώστε να αυξηθεί η μεταφορική ικανότητα του ρεύματος. 8
9
Η κανονική υδροληψία Μια υδροληψία σε ποταμό ή χείμαρρο αποτελείται από τα ακόλουθα μέρη: 1. Εκχειλιστή ανύψωσης της στάθμης, 2. Την εισροή, 3. Την προλεκάνη, 4. Τον αγωγό έκπλυσης, 5. Το έργο εισροής και 6. Τον αμμοσυλλέκτη. Η υδροληψία αυτή χαρακτηρίζεται ως κανονική υδροληψία. 10
Η κανονική υδροληψία Οι εκχειλιστές αποτελούν τεχνητά εμπόδια, με τα οποία κατευθύνεται η απολαμβανόμενη παροχή στο στόμιο της υδροληψίας. Υπάρχουν τα εξής είδη εκχειλιστών: 1. Σταθεροί εκχειλιστές (χωρίς ρυθμιστικές μηχανικές εγκαταστάσεις), 2. Κινητοί εκχειλιστές (φέρουν ρυθμιστικά όργανα, θύρες), 3. Συνδυασμένοι εκχειλιστές. Ως θέση εισροής ή υδαταπόληψης χαρακτηρίζεται η αρχή της υδροληψίας στην κοίτη του ρεύματος, ενώ ως προλεκάνη, το τμήμα της κοίτης υδροληψίας ως τη θέση εισροής. Οι υδροληψίες πρέπει να προστατεύονται από σκληρά αιωρήματα. Για την παρακράτηση τουλάχιστο των μεγαλύτερων από αυτά, χρησιμοποιούνται κατάλληλοι αμμοσυλλέκτες ή αμμοκράτες (επιμήκεις λεκάνες καθίζησης). 11
Υδροληψία από χειμάρρους Η υδροληψία συνδυάζεται κατά κανόνα και με ταμίευση της ροής μετά από κατασκευή κατάλληλων φραγμάτων εκχειλιστών, με τα οποία επιτυγχάνεται: Η συγκράτηση σημαντικού μέρους της υδατοαπορροής, Η ανύψωση της υδάτινης στάθμης, Η απαλλαγή του συγκρατούμενου νερού από φερτά υλικά, τα οποία κατακάθονται στον πυθμένα του ρεύματος. Διακρίνουμε τις εξής περιπτώσεις: 1. Υδροληψία με φράγμα σε χειμάρρους με συνεχή ροή, 2. Υδροληψία με φράγμα σε χειμάρρους με ελάχιστη θερινή παροχή και σε ξηριάδες. 12
13
Υδροληψία από φράγμα ταμίευσης ύδατος Με την ίδρυση φραγμάτων ταμιευτήρων σχηματίζονται τεχνητές λίμνες. Στους ταμιευτήρες η εγκατάσταση της υδροληψίας γίνεται στον κορμό του φράγματος. 14
Υδρομάστευση Ως υδρομάστευση χαρακτηρίζεται η συλλογή και απόληψη πηγαίων ή και υπόγειων υδάτων μικρού βάθους σε κλιτύες με την κατασκευή διαφόρων τεχνικών έργων. Για τις υδρομαστεύσεις μεγαλύτερη πρακτική σημασία έχει ότι τόσο το είδος της πηγής, αλλά ο τρόπος εμφάνισης (εκροής) των πηγαίων υδάτων. Ανάλογα με την εκροή διακρίνονται τα πηγαία ύδατα ως εξής: Συγκεντρωμένα πηγαία ύδατα με καθοδική εκροή, Διάχυτα πηγαία ύδατα με καθοδική εκροή, Αναβλύζοντα πηγαία ύδατα, Στάσιμα υπόγεια ύδατα. 15
Αποκάλυψη ή καλλιέργεια πηγής Πριν από την κατασκευή οποιουδήποτε έργου σε πηγή είναι απαραίτητη η μέτρηση της πηγαίας παροχής, ώστε να εξασφαλίζεται, ότι αυτή ικανοποιεί τις απαιτήσεις. Πρέπει επίσης να δίνεται ιδιαίτερη προσοχή στα εξής: Το πραγματικό σημείο εκφόρτισης (εκροής) της πηγής, Η υδροληψία πρέπει να γίνεται σε αρκετό οριζόντιο βάθος εντός της κλιτύος (προστασία από επιφανειακές ρυπάνσεις, θερμοκρασιακή διακύμανση), Η αποκάλυψη της πηγής γίνεται με ορύγματα και πρέπει να γίνεται από τα πλέον ήπια μέσα 16
17
Υδρομάστευση πηγών Για την υδρομάστευση των πηγαίων υδάτων χρησιμοποιούνται διάφορες μέθοδοι ανάλογα με τον τρόπο εμφάνισης του πηγαίου νερού. Από τις σπουδαιότερες είναι οι εξής: 1. Υδρομάστευση συγκεντρωμένων, καθοδικών, πηγαίων υδάτων Πηγές επαφής, Πηγές με μορφή υπόγειου αγωγού. Για την υδρομάστευση χρησιμοποιείται υδρομαστευτικός θάλαμος, ο οποίος λειτουργεί ως φρεάτιο υδροληψίας. 18
19
Υδρομάστευση πηγών 2. Υδρομάστευση διάχυτων, καθοδικών, πηγαίων υδάτων Διάχυτα ύδατα σχηματίζονται κατά κανόνα όταν: Το πηγαίο νερό εμφανίζεται σε σχετικά μεγάλο μήκος της διαχωριστικής γραμμής μεταξύ διαπερατού και αδιαπέραστου πετρώματος. Όταν η επαφή του διαπερατού με το αδιαπέραστο στρώμα είναι σε μικρό βάθος από την επιφάνεια του εδάφους, οπότε είναι δυνατό το παραγόμενο νερό να διηθείται προς τα κατάντη και να εμφανίζεται σε μικρή απόσταση με διάχυτη μορφή λόγω ανισότροπης διήθησης και διάσπασης των υδάτινων ναμάτων εντός του εδάφους. Στις περιπτώσεις αυτές γίνεται εκσκαφή και διαμόρφωση του υδροφόρου πρανούς σε κυμαινόμενο οριζόντιο βάθος μέχρι το αδιαπέραστο ή λίγο διαπερατό στρώμα. 20
21
Υδρομάστευση πηγών 3. Υδρομάστευση ανοδικών, πηγαίων υδάτων Ανοδικά πηγαία ύδατα εμφανίζονται στις περιπτώσεις που τα διηθούμενα νερά συγκεντρώνονται σε υπόγειους, φυσικούς υδροφορείς, ιδίως σε υπόγειες λίμνες, οπότε, όταν αυτά δεν μπορούν να συνεχίσουν την καθοδική ροή τους λόγω της αδιαπερατότητας των γύρω πετρωμάτων και υπό πίεση της συνεχώς προστιθέμενης νέας ποσότητας νερού, διαπερνούν το έδαφος και εκρέουν ως αναβλύζοντα ύδατα. Για την υδρομάστευση των υδάτων αυτών γίνεται εκσκαφή στη θέση ανάβλυσης του νερού, καθαρίζεται η οπή εξόδου του και συγκεντρώνεται όλη η παροχή του. Γύρω από την πηγή κατασκευάζεται όρυγμα. 22
Υδρομάστευση πηγών 4. Υδρομάστευση στάσιμων, υπόγειων νερών Τα στάσιμα υπόγεια νερά σχηματίζονται όπως και τα πηγαία υπόγεια ύδατα. Εάν η συγκρότηση του εδάφους δεν επιτρέπει τη διαφυγή των υδάτων που συρρέουν, η δε αντίσταση του υπερκείμενου εδάφους είναι σημαντική (μεγαλύτερη της πίεσης του νερού), τα ύδατα συσσωρεύονται εντός του υπόγειου υδροφορέα μέχρι την επιφάνεια που τον τροφοδοτεί. Τα προστιθέμενα ύδατα στη συσσωρευμένη υδάτινη μάζα εξατμίζονται. Η υδρομάστευση γίνεται με τρόπο ανάλογο προς εκείνο των πηγών με γραμμική εμφάνιση (συλλεκτήριος αγωγός, παράλληλα προς τις ισοϋψείς και κάθετα στην υπόγεια ροή του νερού). 23
24
Υδρομάστευση πηγών 5. Υδρομάστευση υπόγειου υδροφορέα σε κοίτη ρεύματος Η υδρομάστευση ενός υπόγειου υδροφορέα γίνεται ως εξής: Διακόπτεται η υπόγεια ροή του νερού με την κατασκευή ενός στεγανού διαφράγματος, το οποίο δημιουργεί υπόγεια συσσώρευση ύδατος, γι αυτό και προκαλεί ανύψωση της στάθμης στα ανάντη του διαφράγματος. Στη συνέχεια το συσσωρευμένο νερό αντλείται ή οδηγείται με τη βαρύτητα στον τόπο της κατανάλωσης. Στην τελευταία περίπτωση η υδροληψία διαμορφώνεται στον πυθμένα του διαφράγματος. 25
Υδρομάστευση πηγών 6. Ειδικές περιπτώσεις υδρομάστευσης Σε ειδικές περιπτώσεις πηγαίων υδάτων εφαρμόζονται και ανάλογοι τρόποι υδρομάστευσης (π.χ. πηγάδια, γεωτρήσεις, κλπ.). Τέτοιοι τρόποι εφαρμόζονται όταν: Η πηγή βρίσκεται σε μεγάλη απόσταση από το κέντρο ζήτησης νερού, Η παροχή της πηγής ξεπερνά τις ανάγκες σε μερικές εποχές και υπολείπεται αυτών σε μερικές άλλες, Το νερό της πηγής είναι κακής ποιότητας, αλλά το νερό του υδροφόρου στρώματος που την τροφοδοτεί είναι χρησιμοποιήσιμο, Η πηγή εκφορτίζεται διάχυτα σε ελώδες έδαφος, είναι πιο εύκολη η εκτέλεση μερικών υδρογεωτρήσεων παρά ο εντοπισμός της μητρικής εκφόρτισης κάτω από ένα παχύ μανδύα κορημάτων και λάσπης. 26
Έργα συλλογής του μαστευόμενου νερού Από τον στραγγιστικό σωλήνα ή τους σωλήνες τα μαστευόμενα πηγαία ή υπόγεια νερά εισρέουν σε ειδικό θάλαμο συλλογής (δεξαμενή). Από εκεί μπορούν να κατευθύνονται μέσω ενός στεγανού σωλήνα σ ένα φρέαρ συγκέντρωσης. Ο θάλαμος πρέπει να διαθέτει διάταξη υπερχείλισης, που να απομακρύνει την περίσσεια του νερού χωρίς να δημιουργείται ανάρρους, καθώς και διάταξη εκκένωσης. Η απόληψη του νερού πρέπει να γίνεται από ύψος τουλάχιστον 30cm υπεράνω του πυθμένα του. Εκτός του αγωγού υπερχείλισης όλοι οι λοιποί αγωγοί πρέπει να είναι εφοδιασμένοι με βάνες. 27
28
Έργα συλλογής του μαστευόμενου νερού Από τον στραγγιστικό σωλήνα ή τους σωλήνες τα μαστευόμενα πηγαία ή υπόγεια νερά εισρέουν σε ειδικό θάλαμο συλλογής (δεξαμενή). Από εκεί μπορούν να κατευθύνονται μέσω ενός στεγανού σωλήνα σ ένα φρέαρ συγκέντρωσης. Ο θάλαμος πρέπει να διαθέτει διάταξη υπερχείλισης, που να απομακρύνει την περίσσεια του νερού χωρίς να δημιουργείται ανάρρους, καθώς και διάταξη εκκένωσης. Η απόληψη του νερού πρέπει να γίνεται από ύψος τουλάχιστον 30cm υπεράνω του πυθμένα του. Εκτός του αγωγού υπερχείλισης όλοι οι λοιποί αγωγοί πρέπει να είναι εφοδιασμένοι με βάνες. 29
Υδράντληση - Μέθοδοι Ως υδράντληση χαρακτηρίζεται η απόληψη νερού από υπόγεια υδροφόρα στρώματα με την κατασκευή κατάλληλων έργων. Για τον εντοπισμό και την εκτίμηση της ποσότητας και ποιότητας των υπόγειων υδάτων διεξάγονται ειδικές έρευνες με τη βοήθεια γεωτρήσεων και αντλήσεων. Τα στοιχεία που μελετώνται είναι το βάθος και η διακύμανση της στάθμης του υπόγειου υδροφορέα, η απόδοση του καθώς και η ταπείνωση της στάθμης του σε συνάρτηση με την απόδοση. 30
Υδράντληση - Μέθοδοι Ενδείξεις παρέχουν και οι εξής εμπειρικές παρατηρήσεις: Παρουσία υδροχαρών φυτών, Ανάδυση ατμών από το έδαφος κατά το θέρος, Η ταχύτερη τήξη του χιονιού, Η εκτίμηση της υγροσκοπικότητας (σε νεοδιανοιγείσα τάφρο τοποθετείται αντιστραμμένο πινάκιο με επάλειψη ελαίου, η δε τάφρος καλύπτεται με χόρτα. Η εμφάνιση σταγονιδίων μετά μια νύκτα θεωρείται ένδειξη για την ύπαρξη υπόγειου νερού σε μικρό βάθος). 31
Υδράντληση - Μέθοδοι Η απόληψη του υπόγειου νερού γίνεται με τη βοήθεια διαφόρων έργων, οι εγκαταστάσεις των οποίων διακρίνονται σε κατακόρυφες, σε οριζόντιες και σε εγκαταστάσεις τεχνητού υδροφόρου ορίζοντα. 1. Κατακόρυφες εγκαταστάσεις άντλησης νερού. Τα αβαθή, σωληνωτά φρέατα, Τα σκαπτά φρέατα (πηγάδια), Τα βαθιά σωληνωτά φρέατα (γεωτρήσεις). 2. Οριζόντιες εγκαταστάσεις άντλησης νερού. Στραγγιστήριους αγωγούς ή σωλήνες, Στραγγιστικές ή συλλεκτήριες στοές (σήραγγες), Οριζόντια φρέατα (διάτρητοι χαλυβδοσωλήνες) Ranney, Fehlmann, Prenssag. 32
33
34
Εγκατάσταση τεχνητού υδροφόρου ορίζοντα Εάν δεν υπάρχει φυσικός υδροφόρος ορίζοντας για την απόληψη νερού, είναι δυνατό να κατασκευάζεται τεχνητό υδροφόρο στρώμα. Η μέθοδος εφαρμόζεται, όταν κοντά στο σημείο υδροληψίας υπάρχει λίμνη ή ρεύμα. Εάν τα νερά αυτών θεωρούνται ακατάλληλα κατά την απόληψή τους με τη μέθοδο αυτή επιτυγχάνεται και φιλτράρισμα του νερού διαμέσου του τεχνητού στρώματος. Η εγκατάσταση ενός τεχνητού υδροφόρου ορίζοντα αποβλέπει συνήθως στην απόληψη σημαντικών ποσοτήτων νερού. Η απόληψη μικρών ποσοτήτων νερού γίνεται με την ανόρυξη φρεάτων κοντά στην λίμνη ή στο ρεύμα σε απόσταση συνήθως τουλάχιστον 50 m από την όχθη τους. Πρέπει όμως η υπόγεια στάθμη στο φρέαρ να μην είναι χαμηλότερη των 3 έως 4 m προς την κατώτατη στάθμη της ελεύθερης ροής στο ρεύμα. 35
Μέθοδος Ομβροσυλλογής Ως ομβροσυλλογή χαρακτηρίζεται η συγκέντρωση των κατακρημνισμάτων μιας περιοχής προς χρήση με τη βοήθεια ομβροσυλλεκτών. Η μέθοδος αποτελεί αναγκατστική και συχνά δαπανηρή λύση για την αντιμετώπιση των υδατικών αναγκών σε περιοχές που δεν υπάρχουν άλλοι τρόποι απόληψης ύδατος, όπως πηγαία, επιφανειακά ή υπόγεια νερά. Τα τεχνικά έργα που κατασκευάζονται για τη συλλογή και ταμίευση του όμβριου νερού, αποτελούνται από: Τον ομβροσυλλέκτη ή πλατεία συλλογής, Την προδεξαμενή καθαρισμού (αμμοκράτης) και Την δεξαμενή συλλογής. 36
37
38
Μέθοδος Διύλισης και Μεταφοράς νερού με απλά έργα Στην περίπτωση που το απολαμβανόμενο νερό δεν είναι τελείως καθαρό, ώστε να χρησιμοποιηθεί ως πόσιμο, κατασκευάζονται ειδικές δεξαμενές διύλισης. 39
Μέθοδος γενικής παραγωγής και απόληψης νερού από λεκάνες απορροής (Κωτούλας) Η μέθοδος αυτή προϋποθέτει την κατάλληλη ρύθμιση της δίαιτας και την αξιοποίηση του συνολικού υδατικού δυναμικού κάθε ρεύματος ως αυτοτελούς μονάδας του υδρογραφικού δικτύου. Το ειδικό σύστημα γενικής απόληψης νερού από τις ορεινές λεκάνες των ρευμάτων, που αποσκοπεί στην παραγωγή νερού και την κατάλληλη συλλογή και ταμίευση του, περιλαμβάνει υδροπαραγωγικούς χειρισμούς σε τρία επίπεδα: 1. Χειρισμός των ορεινών λεκανών απορροής, 2. Χειρισμός των κοιτών του υδρογραφικού δικτύου και 3. Χειρισμός των κώνων πρόσχωσης. 40
Μέθοδος γενικής παραγωγής και απόληψης νερού από λεκάνες απορροής (Κωτούλας) 1. Χειρισμός των ορεινών λεκανών απορροής Στις γυμνές, εδαφικές επιφάνειες: κατασκευή εκτατικών έργων συγκράτησης νερού, όπως τάφρων, βαθμίδων, κλπ. Στις καλλιεργούμενες επιφάνειες: προσαρμογή των ειδών και των μεθόδων καλλιέργειας στην παραγωγή νερού, Στον ευρύτερο ορεινό χώρο: ίδρυση υδροπαραγωγικών δασών, Στα υφιστάμενα δάση: καλλιέργεια με κύρια επιδίωξη την παραγωγή νερού Χειρισμός του χιονιού για αύξηση της υδροπαραγωγής. 41
Μέθοδος γενικής παραγωγής και απόληψης νερού από λεκάνες απορροής (Κωτούλας) 2. Χειρισμός των κοιτών του υδρογραφικού δικτύου Βαθμίδωση των κεντρικών κοιτών των ρευμάτων και των συμβαλλόντων τους με την κατασκευή σειρών από ειδικά, συμπαγή, χαμηλά (έως 20m) φράγματα κατά το σύστημα της κλίσης αντιστάθμισης, τα οποία αναμένεται να προσχωθούν από τα φερτά υλικά. Τα φράγματα αυτά ταμιεύουν τα απορρέοντα ύδατα: Πριν την πρόσχωσή τους, με ελεύθερη στάθμη νερού, Μετά την πρόσχωσή τους, μέσα στις αποθέσεις από φερτά υλικά, οι οποίες λειτουργούν πλέον ως τεχνητό υδροφόρο στρώμα. Το συγκρατούμενο νερό διοχετεύεται με σωληνώσεις και φυσική ροή προς χρήση σε διάφορες περιοχές ή συγκεντρώνεται σε κεντρικό υδραγωγείο. Η ταμίευση με τον τρόπο αυτό παρέχει καθαρό (φιλτραρισμένο) νερό και εμποδίζει τις απώλειες από εξατμίσεις. 42
Μέθοδος γενικής παραγωγής και απόληψης νερού από λεκάνες απορροής (Κωτούλας) 3. Χειρισμός των κώνων πρόσχωσης Η περιοχή εξόδου των χειμάρρων στα πεδινά (κώνος πρόσχωσης ή ριπίδιο) αποτελεί το σφουγγάρι, που τροφοδοτεί με νερό τους υπόγειους, πεδινούς υδροφορείς, από τους οποίους αυτό μπορεί στη συνέχεια να αντλείται με γεωτρήσεις. Στους κώνους πρόσχωσης λοιπόν διαμορφώνονται ειδικές δεξαμενές επίσχεσης της απορροής (προσωρινή ταμίευση) των ρεόντων υδάτων με την βοήθεια τοίχων ή αναχωμάτων, εντός των οποίων κατασκευάζονται κατάλληλες διατάξεις που διευκολύνουν την επίσχεση. Με τον τρόπο αυτό πολλαπλασιάζεται η ποσότητα του νερού που τροφοδοτεί τους υπόγειους υδροφορείς. 43
Μεταφορά χειμαρρικών υδάτων Η μεταφορά ύδατος από μια ή σε μια θέση γίνεται με τη χρήση αγωγών μεταφοράς. Ανάλογα με τον τρόπο μεταφοράς του νερού (με ή χωρίς πίεση) οι αγωγοί διακρίνονται σε κλειστούς αγωγούς (υπό πίεση ή με ελεύθερη στάθμη) και σε ανοικτούς (με ελεύθερη στάθμη νερού). Με βάση τον τρόπο ροής του νερού οι αγωγοί μπορούν να διακριθούν σε δύο κατηγορίες: Αγωγοί φυσικής ροής ή βαρύτητας, στους οποίους το νερό ρέει υπό πίεση ή με ελεύθερη στάθμη από την θέση υδροληψίας που βρίσκεται υψηλότερα προς τη θέση ταμίευσής του. Αγωγοί καταθλιπτικοί, στους οποίους το νερό ωθείται με άντληση, δηλαδή υπό πίεση από μια χαμηλότερη θέση προς τη θέση ταμίευσής του. Πολλές φορές, μεταξύ του έργου υδροληψίας και της δεξαμενής παρεμβάλλονται εγκαταστάσεις άντλησης και καθαρισμού του νερού. 44
Ταμίευση Χειμαρρικών Υδάτων Ως ταμίευση νερού εννοείται η συγκράτηση μιας ποσότητας ύδατος σε κατάλληλο χώρο για χρήση του. Ως ταμιευτήρες δε χαρακτηρίζονται τα έργα για τη συγκράτηση του νερού. Οι ταμιευτήρες χρησιμοποιούνται, όταν οι εκροές για την κάλυψη αναγκών υπερτερούν των εισροών. Η ταμίευση νερού στο χώρο των ρευμάτων μπορεί να γίνεται σε όλα τα μέρη τους (λεκάνη απορροής, κοίτη εκκένωσης, κώνο πρόσχωσης, κοίτη αναμετακίνησης, κοίτη εκβολής). Αποσκοπεί στην καλύτερη δυνατή αξιοποίηση του νερού καθώς και στην βελτίωση της ποιότητας του, παράλληλα και με την επιδίωξη άλλων σκοπών διευθέτησης. 45
Μέθοδοι ταμίευσης Τεχνητές λίμνες ή Ταμιευτήρες Οι τεχνητές λίμνες αποτελούν τεχνητούς ταμιευτήρες, που δημιουργούνται με την κατάκλιση κοιλάδων ή ευρέων χειμαρρικών χώρων. Ως μέσα για την ίδρυση τους χρησιμοποιούνται κυρίως φράγματα. Με τις τεχνητές λίμνες επιδιώκεται κυρίως η συγκράτηση του συνόλου ή του μεγαλύτερου μέρους των απορροϊκών βροχών, που πέφτουν κατά τις πολύομβρες εποχές. Οι τεχνητές λίμνες ιδρύονται κατά κανόνα σε ευρέα ανοίγματα των κοιτών, κατάντη των οποίων υπάρχουν βραχώδεις στενώσεις, όπου κατασκευάζεται το αναγκαίο φράγμα. 46
Μέθοδοι ταμίευσης Τεχνητές λίμνες ή Ταμιευτήρες Τα φράγματα ταμιευτήρες φέρουν έναν εκκενωτή βάσης, μια διάταξη υδροληψίας και έναν υπερχειλιστή πλημμυρικών υδάτων. Έτσι διαιρείται ο χώρος ταμίευσης του νερού σε τέσσερις στρώσεις: 1. Χώρο για την απαγωγή των πλημμυρικών νερών, 2. Χρήσιμο χώρο, 3. Νεκρό χώρο 1 και 4. Νεκρό χώρο 2. 47
48
Μέθοδοι ταμίευσης Τεχνητές Υδρολεκάνες κατάκλυσης (Λιμνοδεξαμενές) Όπου δεν υπάρχουν κατάλληλες θέσεις για την δημιουργία τεχνητών λιμνών με την ίδρυση φραγμάτων (πεδιάδες, οροπέδια), μπορούν να ιδρύονται τεχνητές λεκάνες κατάκλυσης, οι οποίες όμως θεωρούνται ως οικονομικά συμφέρουσες έως μια ελάχιστη, χρήσιμη χωρητικότητα. Οι τεχνητές λεκάνες κατάκλυσης στεγανοποιούνται με επιστρώσεις με πλάκες οπλισμένου σκυροδέματος, είτε με λωρίδες από ασφαλτικό υλικό, που τοποθετούνται επί ενός στρώματος φίλτρου. Σε τεχνητές λεκάνες πρέπει να προβλέπονται οι ίδιες διατάξεις, με τις οποίες εξοπλίζονται και οι τεχνητές λίμνες, δηλαδή μια εγκατάσταση για την αποφόρτισή τους από τα πλημμυρικά νερά (εκχειλιστής), μια υδροληψία και ένας υπόγειος εκκενωτής. 49
50
Μέθοδοι ταμίευσης Δεξαμενές Νερού Οι δεξαμενές είναι τεχνητά διαμορφωμένοι χώροι, μέσα στους οποίους ταμιεύεται νερό. Οι δεξαμενές χρησιμοποιούνται κυρίως στις υδρεύσεις και μερικώς στις αποχετεύσεις. Υπάρχουν διάφορα είδη δεξαμενών προς ύδρευση όπως: Οι επίγειες δεξαμενές, Οι υπέργειες δεξαμενές (υδατόπυργοι), Οι χαμηλές δεξαμενές, Οι ασκεπείς δεξαμενές, Οι υπόγειες δεξαμενές. 51
52
53
Μέθοδοι ταμίευσης σε υπόγειους υδροφορείς με τεχνητό εμπλουτισμό Είναι δυνατό να ταμιευθούν τα χειμαρρικά ύδατα σε υπόγειους υδροφορείς που σχηματίζονται κάτω από τις κινητές κοίτες των ρευμάτων, κυρίως στην πεδινή τους διαδρομή και ιδίως στην περιοχή του κώνου πρόσχωσής τους. Δύο είναι οι βασικοί τρόποι τεχνητού εμπλουτισμού των υπόγειων υδροφορέων: Η επιφανειακή κατάκλυση διήθηση (τα επιφανειακά ύδατα του ρεύματος οδηγούνται σε θέσεις ειδικά διαμορφωμένες, στις οποίες είτε ρέουν βραδέως είτε παραμένουν στάσιμα, Βασική προϋπόθεση είναι η υδραυλική επικοινωνία του νερού εμπλουτισμού με το υδροφόρο στρώμα) και 1. Η υπόγεια διήθηση (το επιφανειακό νερό οδηγείται σε πηγάδια ή γεωτρήσεις και μέσω αυτών διοχετεύεται απευθείας στους υδροφόρους ορίζοντες). 54
Επιφανειακή κατάκλυση - διήθηση Η επιφανειακή κατάκλυση διήθηση εφαρμόζεται συνήθως για τον εμπλουτισμό ελεύθερων υδροφόρων στρωμάτων, εφόσον υπάρχει υδραυλική επικοινωνία μεταξύ του επιφανειακού και του υπόγειου ύδατος. Στηρίζεται στις επιφανειακές κατακλύσεις κοίλων επιφανειών (λάκκων, ορυγμάτων, κλπ.). Η κατάκλυση δρα δια της ταχύτητας κίνησης του νερού προς τα κάτω, μέχρι αυτό να φθάσει στη στάθμη του υπόγειου νερού. Οι σημαντικότεροι παράγοντες που επηρεάζουν την ταχύτητα διείσδυσης και διήθησης του νερού, είναι η κοκκομετρική σύσταση του εδάφους, ο βαθμός διαγένεσης του και καθαρότητα του νερού. Στο δε υδροφόρο ορίζοντα τα υδρογεωλογικά χαρακτηριστικά αυτού. Ως χώρος εφαρμογής στα χειμαρρικά ρεύματα συνίσταται ο κώνος πρόσχωσης, ο οποίος λόγω της αδρομερούς συγκρότησής του λειτουργεί ως σφουγγάρι. 55