ΙΕΡΕΥΝΗΣΗ ΕΠΙ ΡΑΣΗΣ ΤΩΝ ΑΝΘΡΩΠΙΝΩΝ ΕΠΕΜΒΑΣΕΩΝ ΣΤΗΝ ΑΚΤΟΜΟΡΦΟΛΟΓΙΑ. Η ΠΕΡΙΠΤΩΣΗ ΤΟΥ ΠΟΤΑΜΟΥ ΝΕΣΤΟΥ ΠΕΡΙΛΗΨΗ

ΙΕΡΕΥΝΗΣΗ ΕΠΙ ΡΑΣΗΣ ΤΩΝ ΑΝΘΡΩΠΙΝΩΝ ΕΠΕΜΒΑΣΕΩΝ ΣΤΗΝ ΑΚΤΟΜΟΡΦΟΛΟΓΙΑ. Η ΠΕΡΙΠΤΩΣΗ ΤΟΥ ΠΟΤΑΜΟΥ ΝΕΣΤΟΥ A. Σαµαράς (1), Πολιτικός Μηχανικός, M.Sc., Υπ. ιδάκτορας Τ.Π.Μ. Α.Π.Θ. Α. Γεωργουλάς (2), Πολιτικός Μηχανικός, M.Sc., Υπ. ιδάκτορας Τ.Π.Μ..Π.Θ. Α. Βαλσαµίδης (3), Μελετητής Υδραυλικών και Λιµενικών Έργων Χ. Κουτίτας (1), Καθηγητής Τ.Π.Μ. Α.Π.Θ. Γ. Ξειδάκις (2), Καθηγητής Τ.Π.Μ..Π.Θ. Ν. Κωτσοβίνος (2), Καθηγητής Τ.Π.Μ..Π.Θ. (1) Τοµέας Υδραυλικής και Τεχνικής Περιβάλλοντος, Τµήµα Πολιτικών Μηχανικών (Τ.Π.Μ.), Αριστοτέλειο Πανεπιστήµιο Θεσσαλονίκης (Α.Π.Θ.), Πανεπιστηµιούπολη, 54124, Θεσσαλονίκη (2) Τοµέας Υδραυλικών Έργων, Τµήµα Πολιτικών Μηχανικών (Τ.Π.Μ.), ηµοκρίτειο Πανεπιστήµιο Θράκης (.Π.Θ.), Βασ. Σοφίας 12, 671, Ξάνθη (3) Ολυµπιάδος 38, 54633, Θεσσαλονίκη ΠΕΡΙΛΗΨΗ Στην παρούσα εργασία, µελετάται η αλλαγή στην µορφολογία του έλτα του ποταµού Νέστου λόγω της κατασκευής των τριών µεγάλων φραγµάτων κατά µήκος του, στις θέσεις οσπάτη στη Βουλγαρία και Θησαυρός / Πλατανόβρυση στην Ελλάδα. Η εκτίµηση των επιπτώσεων από την υλοποίηση των ανωτέρω επεµβάσεων γίνεται χρήσει του πακέτου λογισµικού CEDAS, παράλληλα µε την επεξεργασία δορυφορικών εικόνων και µετρήσεων πεδίου για την εξαγωγή ιστορικών και σύγχρονων ακτογραµµών των εκβολών του Νέστου. Τα υπολογιστικά µοντέλα του CEDAS δίνουν τη δυνατότητα εκτίµησης του παράκτιου κυµατικού κλίµατος και της µεταβολής της ακτογραµµής, δεδοµένων των µορφολογικών χαρακτηριστικών του πεδίου και των κυµατικών χαρακτηριστικών σε συνθήκες βαθιών ή ενδιάµεσων νερών. Οι εξαχθείσες ακτογραµµές χρησιµοποιούνται ως ακτογραµµές αναφοράς µέσω των οποίων πραγµατοποιούνται οι έλεγχοι ευαισθησίας και η βαθµονό- µηση των ανωτέρω µοντέλων (Σχ.2), λαµβάνοντας υπ όψιν και την στερεοπαροχή του ποταµού, όπως αυτή έχει διαµορφωθεί σήµερα και έχει υπολογιστεί από άλλους ερευνητές. Τέλος, τα εισερχόµενα κυµατικά χαρακτηριστικά προέρχονται από εφαρµογές του µοντέλου WAM για το Αιγαίο Πέλαγος που διενεργεί το ΕΛ.ΚΕ.Θ.Ε. Τα αποτελέσµατα των εφαρµογών του CEDAS, τα οποία καταδεικνύουν έλλειµµα φερτών στην άµεση γειτονιά των εκβολών του ποταµού (υπεροχή των διαβρωµένων εκτάσεων κατά 25.8%) και µετατόπιση της κορυφής του έλτα προς τα ανατολικά (Σχ.4), είναι ενδεικτικά του µεγέθους της επίδρασης των επεµβάσεων που έχουν πραγµατοποιηθεί εντός της υδρολογικής λεκάνης του ποταµού Νέστου στο χώρο των ακτών και αποτελούν οδηγό για τις ενδεικνυόµενες προς την αποκατάστασή τους πρακτικές. 327

STUDYING THE HUMAN-INDUCED IMPACTS ON COASTAL MORPHOLOGY. THE CASE OF RIVER NESTOS. A. Samaras (1), Civil Engineer, M.Sc., Ph.D. Candidate, D.C.E., A.U.TH. A. Georgoulas (2), Civil Engineer, M.Sc., Ph.D. Candidate, D.C.E., D.U.TH. A. Valsamidis (3), Designer of Hydraulic and Port Works C. Koutitas (1), Professor, D.C.E., A.U.TH. G. Xeidakis (2), Professor, D.C.E., D.U.TH. N. Kotsovinos (2), Professor, D.C.E., D.U.TH. (1) Division of Hydraulics and Environmental Engineering, Department of Civil Engineering (D.C.E.), Aristotle University of Thessaloniki (A.U.TH.), University Campus, 54124, Thessaloniki (2) Division of Hydraulic Works, Department of Civil Engineering (D.C.E.), Democritus University of Thrace (D.U.TH.), Vas. Sofias 12, 671, Xanthi (3) Olympiados 38, 54633, Thessaloniki ABSTRACT Coastal morphology alterations at the Nestos River estuary are studied in the present work, due to the three large dams construction at the sites of Dospati in Bulgaria and Thisavros / Platanovrysi in Greece. The above mentioned interventions impact is estimated using the commercial software package CEDAS, along with the processing of satellite images and field measurements in order to extract past and contemporary shorelines of the area. The computational models of CEDAS produce estimates of the wave climate and the shoreline change in coastal areas, given the field morphological characteristics and the wave characteristics for deep or intermediate water conditions. The extracted shorelines are used as reference shorelines in the sensitivity tests and the calibration of the above models (Fig.2), also taking into account the riverine sediment discharge for the present conditions, as estimated from other researchers. Finally, the input wave data are application results of the model WAM performed for the Aegean Sea by H.C.M.R.. The application results of CEDAS demonstrate a sediment budget deficit in the direct vicinity of Nestos mouth (eroded areas overbalance of 25.8%) and a displacement of the river s delta peak to the Εast (Fig.4). They are deemed to be clearly indicative of the impact the works in the Nestos hydrological basin had on the coastal area and constitute a guide for the advisable restoration practices. 328

1. ΕΙΣΑΓΩΓΗ Τα έργα αναρρύθµισης των πληµµυρικών απορροών σε υδρολογικές λεκάνες ποταµών είναι ένα από τους βασικότερους τρόπους επέµβασης του ανθρώπου στο περιβάλλον των ακτών, καθώς είναι γεγονός ότι οι ποταµοί σε παγκόσµιο επίπεδο αποτελούν τη σηµαντικότερη πηγή φερτών υλών στον παράκτιο χώρο. Η κατασκευή φραγµάτων, συγκεκριµένα, ανακόπτει τη φυσική ροή και οδηγεί σε παγίδευση τεράστιων ποσοτήτων φερτών υλών στους ταµιευτήρες τους. Η συσχέτιση της µε το φαινόµενο της παράκτιας διάβρωσης άργησε να εντοπιστεί, κυρίως λόγω της µεγάλης χωρικής κλίµακας επίδρασης της, αφού είναι δυνατόν φράγµατα σε απόσταση εκατοντάδων χιλιοµέτρων από τις ακτές να συµµετάσχουν καταλυτικά στη διαµόρφωση του εκεί ισοζυγίου φερτών. Στην παρούσα εργασία το φαινόµενο µελετάται -µέσω υπολογιστικών µοντέλων- για τον ποταµό Νέστο στη Βόρεια Ελλάδα. 2. ΥΛΙΚΑ ΚΑΙ ΜΕΘΟ ΟΙ 2.1 ΠΕΡΙΟΧΗ ΜΕΛΕΤΗΣ Η περιοχή µελέτης εντάσσεται γεωγραφικά στην Περιφέρεια Ανατολικής Μακεδονίας και Θράκης ευρισκόµενη κατά προσέγγιση στο δυτικό όριο της, σε γεωγραφικές συντεταγµένες 24.8 Α και 4.8 Β (Σχ.1). Σχήµα 1. Χάρτης της ευρύτερης περιοχής των εκβολών του Νέστου (Google Maps, ιδία επεξεργασία) Figure 1. Map of the wider Nestos estuary area (Google Maps, privately processed) 329

Το κύριο µορφολογικό χαρακτηριστικό της είναι το εκτεταµένο έλτα του ποταµού, όπως έχει διαµορφωθεί διαχρονικά από τις ποτάµιες αποθέσεις φερτών. 2.2 ΕΞΑΓΩΓΗ ΑΚΤΟΓΡΑΜΜΩΝ 2.2.1 ορυφορικές Εικόνες Η διαδικασία που ακολουθείται για την εξαγωγή της ακτογραµµής του 21 από τις δορυφορικές εικόνες, µπορεί να διακριτοποιηθεί σε τρία στάδια (Γεωργουλάς, 28). Στο πρώτο στάδιο δηµιουργούνται τα σχηµατικά πολύγωνα (shape files) που καθορίζουν τις υπό µελέτη περιοχές και επιλέγονται οι ακατέργαστες δορυφορικές εικόνες αρχείου QuickBird από το έτος 22, οι οποίες εµπεριέχουν τις περιοχές που καθορίζονται από τα πολύγωνα. Η χωρική ανάλυση των εικόνων που χρησιµοποιούνται είναι.6 m. Στο δεύτερο στάδιο πραγµατοποιείται η ορθοαναγωγή των δορυφορικών εικόνων έτσι ώστε να ελαχιστοποιηθούν οι παραµορφώσεις των πρωτογενών δεδοµένων. Η διαδικασία ορθοαναγωγής µιας QuickBird δορυφορικής εικόνας, υλοποιείται χρήσει του λογισµικού LPS 8.7 (Leica Photogrammetry Suite) και µπορεί να κωδικοποιηθεί στα παρακάτω βήµατα: α) δηµιουργία νέου block file και επιλογή των παραµέτρων του δορυφόρου, β) εισαγωγή δορυφορικής εικόνας και εσωτερικός προσανατολισµός, γ) προσδιορισµός των επίγειων σηµείων ελέγχου gcps (ground control points) στη δορυφορική εικόνα, δ) προσδιορισµός υψοµέτρου για κάθε gcp από γνωστό Ψηφιακό Μοντέλο Εδάφους ( DTM - Digital Terrain Model), ε) επαναδειγµατοληψία (resample) της εικόνας στις διορθωµένες διαστάσεις της (corrected XYZ) και στ) έλεγχος και αξιολόγηση της ορθοαναγωγής. Αξίζει να σηµειωθεί ότι η ακρίβεια της ορθοαναγωγής που επιτυγχάνεται µε την συγκεκριµένη διαδικασία προσεγγίζει το 1. m. Στο τρίτο και τελευταίο στάδιο πραγµατοποιείται η ψηφιακή επεξεργασία των ορθοδιορθωµένων εικόνων και η εξαγωγή της θέσης της ακτογραµµής. Η διαδικασία υλοποιείται χρήσει του προγράµµατος ArcMap του λογισµικού Arc GIS Desktop 9.2 της εταιρείας ESRI (ESRI, 27) και µπορεί να κωδικοποιηθεί στα παρακάτω βήµατα: α) συνδυασµός των ορθοδιορθωµένων εικόνων σε ένα µωσαϊκό εικόνων που αναπαριστά ολόκληρη την περιοχή δοκιµής και εισαγωγή του εν λόγω µωσαϊκού σε σύστηµα συντεταγµένων ΕΓΣΑ 87, β) ρύθµιση της τετρακάναλης (4-band) δορυφορικής εικόνας έτσι ώστε να φανεί στην οθόνη το υπέρυθρο κανάλι της στο οποίο είναι χρωµατικά πιο αισθητός ο διαχωρισµός της στεριάς από την θάλασσα και στη συνέχεια κατηγοριοποίηση των εικονοκυττάρων (pixel classification) χρησιµοποιώντας τo ίδιο κανάλι προκειµένου να γίνει αυτόµατα διαχωρισµός των pixel νερού και στεριάς (µέθοδος γνωστή και ως κατηγοριοποίηση Natural Breaks/Jenks του εργαλείου Spatial Analyst ), γ) αυτόµατη εισαγωγή της ακτογραµµής στο όριο διαχωρισµού της κατηγοριοποίησης, χρησιµοποιώντας το εργαλείο Draw Contour και δ) έλεγχος του αποτελέσµατος, ανίχνευση πιθανών λαθών και διόρθωση τους. Για λόγους πληρότητας ακολουθείται και δεύτερη µεθοδολογία ανάλυσης (Γεωργουλάς, 28), τα αποτελέσµατα της οποία πρακτικά ταυτίζονται µε αυτά της προαναφερθείσας. 2.2.2 Τοπογραφικές Μετρήσεις D-GPS Η ακτογραµµή του 27 εξήχθη από τοπογραφικές µετρήσεις τις οποίες πραγµατοποίησε η 33

ερευνητική οµάδα. Οι εν λόγω µετρήσεις πραγµατοποιούνται µε την βοήθεια ενός συστήµατος D-GPS υψηλής ανάλυσης, το οποίο αποτελείται από δυο δέκτες GPS, ένα στατικό δέκτη ο οποίος τοποθετείται σε κάποιο από τα εγκατεστηµένα τριγωνοµετρικά σηµεία της Γεωγραφικής Υπηρεσίας Στρατού και έναν κινούµενο δέκτη ο οποίος αποτυπώνει την ακτογραµµή στο πεδίο. Τα αποτυπωµένα σηµεία κατά µήκος της ακτογραµµής που καταγράφονται από τον κινούµενο δέκτη, µετατρέπονται κατόπιν κατάλληλης επεξεργασίας σε αρχεία µορφής *.dwg του σχεδιαστικού προγράµµατος AutoCAD της εταιρείας Autodesk. Η σύγκριση των ακτογραµµών εξασφαλίζεται µέσω της µεταφοράς των δεδοµένων στο ίδιο σύστηµα συντεταγµένων µε αυτό των δορυφορικών εικόνων (ΕΓΣΑ 87). 2.3 ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΣ ΜΕΤΑΒΟΛΗΣ ΑΚΤΟΓΡΑΜΜΗΣ 2.3.1 Το πακέτο λογισµικού CEDAS Από το πακέτο λογισµικού CEDAS (Coastal Engineering Design & Analysis System), το οποίο έχει αναπτυχθεί από την εταιρεία Veri-Tech, στην παρούσα εργασία χρησιµοποιείται το NEMOS. Το NEMOS (Nearshore Evolution Modeling System) είναι ένα σύνολο υπολογιστικών µοντέλων που λειτουργούν ως σύστηµα µε σκοπό την µακροπρόθεσµη περιγραφή της µεταβολής της ακτοµορφολογίας υπό τη δράση των κυµατισµών, λαµβάνοντας υπόψη την επίδραση τεχνικών έργων και άλλων ανθρωπογενών δραστηριοτήτων (π.χ. τεχνητός εµπλουτισµός ακτών). Το ΝΕΜΟS αποτελείται από τα βασικά µοντέλα STWAVE (κυµατικό µοντέλο) και GENESIS (µοντέλο µεταβολής ακτογραµµής), ενώ περιλαµβάνει και βοηθητικούς κώδικες για τη διαχείριση δεδοµένων και αποτελεσµάτων. Το STWAVE (Steady-State Spectral Wave) είναι ένα φασµατικό κυµατικό µοντέλο το οποίο χρησιµοποιείται για την πρόβλεψη της γένεσης και της προώθησης κυµατισµών σε παράκτια πεδία τυχαίας βυθοµετρίας, προσοµοιώνοντας τους µηχανισµούς της ρήχωσης και της διάθλασης (είτε λόγω µεταβολής της βυθοµετρίας είτε λόγω επίδρασης των παράκτιων ρευµάτων), τους µηχανισµούς της θραύσης και της περίθλασης, την ανάπτυξη ανεµογενών κυµατισµών και την ανακατανοµή και απόσβεση της ενέργειας στις κορυφές των κυµατισµών λόγω της δράσης του ανέµου. Το µοντέλο απαιτεί την ύπαρξη ενός κυµατικού φάσµατος για την προσοµοίωση των οριακών συνθηκών προς την ανοιχτή θάλασσα και βασίζεται στην παραδοχή ότι οι σχετικές φάσεις των φασµατικών συνιστωσών είναι τυχαίες, καθιστώντας αδύνατο -για το λόγο αυτό- τον εντοπισµό τους ( phase-averaged model). Οι εξισώσεις που εφαρµόζονται στο STWAVE περιγράφονται αναλυτικά από το USACE (1999). Το GENESIS (Generalized Model for Simulating Shoreline Change) είναι ένα µοντέλο προσοµοίωσης της µεταβολής της ακτογραµµής και περιγράφει τις αλλαγές στη θέση της που οφείλεται στις χωρικές και χρονικές διαφορές της παράκτιας στερεοµεταφοράς. Οι αλλαγές που οφείλονται στην εγκάρσια στερεοµεταφορά λόγω ακραίων συµβάντων ή εποχιακών µεταβολών στο κυµατικό κλίµα δεν περιγράφονται, καθώς είτε θεωρείται ότι αλληλοαναιρούνται όταν µελετάται µία ευρεία χρονική περίοδος, είτε -στην περίπτωση νέων κατασκευών- θεωρείται ότι λαµβάνει χώρα µια σχετικά άµεση µετάβαση από την κατάσταση της ανισορροπίας σε αυτήν της ισορροπίας. Η παράλληλη στην ακτή στερεοµεταφορά Q υπολογίζεται από την εµπειρική εξίσωση (USACE, 1989): 331

2 ( H C ) a sin( 2 θ ) a cos( θ ) H Q = g b 1 bs 2 bs x (1) όπου: b δείκτης που προσδιορίζει την κατάσταση της θραύσης, H το ύψος κύµατος, a 1 και a 2 αδιάστατες παράµετροι εξαρτώµενες από χαρακτηριστικά του πεδίου και εµπειρικές παραµέτρους, θ bs η γωνία των θραυόµενων κυµατισµών ως προς την ακτογραµµή και x η απόσταση κατά µήκος αυτής. Σηµειώνεται ότι µέσω της εξισ.(1) υπολογίζεται η στερεοµεταφορά οφειλόµενη µόνο στη λοξή πρόσπτωση και θραύση των κυµατισµών, χωρίς να είναι δυνατόν να ληφθούν υπόψη η επίδραση του ανέµου, των ρευµάτων και άλλων παραγόντων. Η αρχή διατήρησης της µάζας τροποποιείται ώστε να περιγράψει το ρυθµό µεταβολής της ακτογραµµής στο µοντέλο µέσω της εξίσωσης (USACE, 1989): b y + t D B 1 + D C Q q = x (2) όπου: y η θέση της ακτογραµµής, D B το ύψος του µετώπου της ακτής, D C το βάθος ενεργούς στερεοµεταφοράς και q η ειδική στερεοπαροχή πηγής/παγίδας φερτών υλών. 2.3.2 εδοµένα εφαρµογών Για την εφαρµογή των µοντέλων του NEMOS, είναι απαραίτητη η γνώση των µορφολογικών και κυµατικών χαρακτηριστικών του πεδίου. Τα µορφολογικά χαρακτηριστικά εξάγονται από χάρτες της Υδρογραφικής Υπηρεσίας του Ναυτικού (βυθοµετρία) και πρόσφατες παρατηρήσεις πεδίου (χαρακτηριστική διάµετρος κόκκων), ενώ οι ακτογραµµές -όπως ήδη αναφέρθηκε- εξάγονται από δορυφορικές εικόνες QuickBird και τοπογραφικές µετρήσεις D-GPS. Όσον αφορά τα κυµατικά χαρακτηριστικά, χρησιµοποιούνται χρονοσειρές σηµαντικού ύψους, περιόδου και διεύθυνσης κύµατος για την χρονική περίοδο από τον Ιανουάριο του 1995 µέχρι το εκέµβριο του 24, κατόπιν ανάλυσης και κατάλληλης επεξεργασίας. Πρόκειται για αποτελέσµατα αριθµητικών µοντέλων που έχουν εφαρµοστεί στο Βόρειο Αιγαίο από Ελληνικό Κέντρο Θαλασσίων Ερευνών, για την προαναφερθείσα περίοδο και µε χρονικό βήµα καταγραφής 3 ώρες. Τέλος, οι τιµές παροχής φερτών στις εκβολές του ποταµού Νέστου προέρχονται από µελέτη της Ανδρεαδάκη (28), στην οποία υπολογίστηκε µέσω µαθηµατικών µοντέλων η στερεοπαροχή προερχόµενη από το σύνολο της λεκάνης απορροής του ποταµού, λαµβάνοντας υπόψη και την επίδραση του τµήµατος αυτής που ανήκει στη Βουλγαρία. Στην παρούσα εργασία χρησιµοποιούνται οι εκτιµήσεις για την στερεοπαροχή που οφείλεται στη λεκάνη απορροής κατάντη του φράγµατος της Πλατανόβρυσης και µέχρι τις εκβολές (το τµήµα δηλαδή που συνεισφέρει σε φερτά στη σηµερινή κατάσταση). Από την συνολική ποσότητα των 32534 tons/yr, θεωρείται ότι µόνο το 2% αντιστοιχεί σε χονδρόκοκκο υλικό το οποίο συνεισφέρει στη µεταβολή της ακτογραµµής. 332

2.3.3 Έλεγχοι ευαισθησίας Καθώς στους υπολογισµούς του µοντέλου GENESIS υπεισέρχονται ένα σύνολο παραµέτρων που αφορούν τα χαρακτηριστικά του πεδίου και την µεταφορά φερτών, κρίνεται ιδιαίτερα κρίσιµη η επιλογή αυτών που θα αναπαριστούν µε ακρίβεια την πραγµατικότητα. Για το λόγο αυτό, βάσει των ακτογραµµών για τα έτη 21 και 27 και της στερεοπαροχής του ποταµού, διενεργήθηκαν µία σειρά από ελέγχους ευαισθησίας του µοντέλου για αυτή την περίοδο, έτσι ώστε η ακτογραµµή του 27 που προκύπτει ως αποτέλεσµα της προσοµοίωσης να προσεγγίζει την ακτογραµµή αναφοράς για το ίδιο έτος. Οι παράµετροι οι οποίες χρησιµοποιήθηκαν ως µεταβλητές στους παραπάνω ελέγχους ήταν: α) η µέση διάµετρος κόκκων D 5, β) το ύψος µετώπου της ακτής d b, γ) το βάθος ενεργούς στερεοµεταφοράς d c και δ) οι συντελεστές βαθµονόµησης της παράκτιας στερεοµεταφοράς K1 και K2. Η επιλογή των τιµών των παραµέτρων που χρησιµοποιήθηκαν στην τελική εφαρµογή, βασίστηκαν στην προσοµοίωση της οποίας τα αποτελέσµατα παρουσιάζονται στο Σχ.2. Αυτές οι τιµές ήταν: D 5 =.25mm, d b =1.m, d c =7.m, K1=.1 και K2=.13. Άξονας x στο GENESIS [m] 12 11 1 9 8 7 6 5 4 3 2 1 1 Ποταµός Νέστος 2 3 4 Άξονας y στο GENESIS [m] ΒΟΡΕΙΟ ΑΙΓΑΙΟ Αρχική Ακτογραµµή (21) T = 6 έτη (27) - προσοµοίωση T = 6 έτη (27) - µετρήσεις 5 6 Σχήµα 2. Μεταβολή της ακτογραµµής στην περιοχή των εκβολών του Νέστου για προσοµοίωση 6 ετών (έλεγχος ευαισθησίας) χρήσει του µοντέλου GENESIS Figure 2. Shoreline change at Nestos estuary for a 6-year simulation (sensitivity test) using GENESIS model Είναι εµφανές, ότι για την περιοχή κοντά στις εκβολές του ποταµού -αλλά κα στα ανατολικά της- τα αποτελέσµατα της προσοµοίωσης και οι µετρήσεις πρακτικά συµπίπτουν. Στα δυτικά, αντίθετα, υπάρχουν διαφορές, µε τις µετρήσεις να υποδεικνύουν απότοµες µεταβολές σχηµατισµών διάβρωσης και απόθεσης φερτών. Ωστόσο, η σύγκλιση µεταξύ των ακτογραµµών κρίνεται ικανοποιητική. Οι εµφανιζόµενες διαφορές δυτικά των εκβολών δεν είναι δυνατόν να προσοµοιωθούν από το GENESIS δεδοµένης της αρχικής 333

ακτογραµµής (21) και µπορεί να αποδοθούν, είτε στους περιορισµούς του µοντέλου (USACE, 1989), είτε στην αδυναµία περιγραφής από τα διαθέσιµα κυµατικά δεδοµένα ακραίων συµβάντων, τα οποία πιθανόν να έπληξαν την περιοχή µε µικρή χρονική απόκλιση από την ηµέρα των µετρήσεων προκαλώντας σηµαντικές µεταβολές στο παράκτιο ισοζύγιο φερτών. 3. ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ ΚΑΙ ΣΥΖΗΤΗΣΗ 3.1. ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ KYMATIKOY ΜΟΝΤΕΛΟΥ Το κυµατικό µοντέλο STWAVE εφαρµόστηκε αφού ολοκληρώθηκαν η επεξεργασία και ανάλυση των κυµατικών δεδοµένων και των δεδοµένων πεδίου χρήσει των βοηθητικών µοντέλων του NEMOS. To STWAVE δέχεται ως εισερχόµενα κατευθυντικά φάσµατα από διακριτές οµάδες κυµατικών γεγονότων και παράγει αποτελέσµατα για το καθένα από αυτά. Στο Σχ.3 παρουσιάζονται αποτελέσµατα του µοντέλου για ένα χαρακτηριστικό κυµατικό γεγονός. Σχήµα 3. Πεδίο ύψους και διανυσµάτων κατεύθυνσης κύµατος για χαρακτηριστικά κυµατικού γεγονότος H=2.5m / T=5.sec / Dir=62.98deg Figure 3. Wave height contours and wave direction vector field for simulated wave event characteristics H=2.5m / T=5.sec / Dir=62.98deg Σε αυτό διακρίνεται καθαρά η επίδραση των φαινοµένων διάθλασης και περίθλασης στο κυµατικό πεδίο, κοντά στην ακτή και στην κυµατική σκιά του έλτα του ποταµού αντίστοιχα. Τα εξερχόµενα του STWAVE, µέσω κατάλληλα διαµορφωµένου αρχείου, χρησιµοποιούνται στη συνέχεια στο µοντέλο GENESIS. 3.2. ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ ΜΟΝΤΕΛΟΥ ΜΕΤΑΒΟΛΗΣ ΑΚΤΟΓΡΑΜΜΗΣ Τα αποτελέσµατα της τελικής εφαρµογής του GENESIS παρουσιάζονται στο Σχ.4. 334

Άξονας x στο GENESIS [m] 12 11 1 9 8 7 6 5 4 3 2 1 5 1 ΒΟΡΕΙΟ ΑΙΓΑΙΟ Ποταµός Νέστος Αρχική ακτογραµµή (21) T = 1 έτη (211) T = 2 έτη (221) T = 4 έτη (241) 15 2 25 3 35 4 45 5 55 6 Άξονας y στο GENESIS [m] Άξονας x στο GENESIS [m] 12 11 1 9 8 7 6 5 4 3 2 1-2 -15 Y(T) - Y() < Y(T) - Y() > διάβρωση πρόσχωση Εκβολές ποταµού Νέστου T = έτη (21) T = 1 έτη (211) T = 2 έτη (221) T = 4 έτη (241) -1-5 5 1 15 2 25 3 35 Μεταβολή ακτογραµµής "Y(T)-Y()" [m] Σχήµα 4. Μεταβολή της ακτογραµµής και ποσοτικοποίηση της στην περιοχή των εκβολών του Νέστου για προσοµοίωση 4 ετών χρήσει του µοντέλου GENESIS Figure 4. Shoreline change and its quantification at Nestos estuary for a 4-year simulation using GENESIS model Από τη µελέτη τους προκύπτει η ύπαρξη διαβρωτικών φαινοµένων στις εκβολές του Νέστου µε ταυτόχρονη µετατόπιση της κορυφής του έλτα προς τα ανατολικά (αντίστοιχη µετατόπιση εντοπίζεται σε µικρότερη κλίµακα και στα αποτελέσµατα της προσοµοίωσης των 6 ετών). Οι τάσεις µετατόπισης της ακτογραµµής παρουσιάζονται ηπιότερες εκατέρωθεν αυτής της περιοχής, µε τη δράση των κυµατισµών να εξοµαλύνει τις όποιες απότοµες αλλαγές στη µορφολογία. Στην άµεση γειτονιά των εκβολών του ποταµού 335

(µεταξύ x=55m και x=7m) η συνολικά προσχωµένη επιφάνεια υπολογίζεται ίση µε 46967. m 2 και η συνολικά διαβρωµένη επιφάνεια ίση µε 5965. m 2, καταδεικνύοντας ένα πλεόνασµα διάβρωσης της τάξης του 25.8%. Για το σύνολο του υπολογιστικού πεδίου οι αντίστοιχες εκτάσεις ανέρχονται σε 314633.25 m 2 και 14329.5 m 2, µε εµφανή την επίδραση της περιοχής µεταξύ x=85m και x=1m, όπου το µοντέλο µέσω της απόθεσης υλικού οµαλοποιεί την αρχική ακτογραµµή. 4. ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ Η παρούσα εργασία έρχεται σε συνέχεια προηγούµενων ερευνητικών προσπαθειών (Σαµαράς, 26, Samaras and Koutitas, 27) για την περιγραφή της συσχέτισης µεταξύ των επεµβάσεων στη λεκάνη απορροής του Νέστου και τις µεταβολές στη µορφολογία των εκβολών του µέσω υπολογιστικών µοντέλων. Η βελτίωση της ακρίβειας των διαθέσιµων δεδοµένων (ακτογραµµές, στερεοπαροχή ποταµού, κυµατικό κλίµα) συµβάλλει αποφασιστικά στη βελτίωση της αξιοπιστίας των εξαγόµενων αποτελεσµάτων, ενώ παράλληλα το όλο εγχείρηµα αποτελεί µία πλήρη και σύνθετη εφαρµογή του λογισµικού CEDAS, µε σαφή χρησιµότητα σε θέµατα διαχειριστικής πρακτικής σε λεκάνες απορροής. 5. ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ Ανδρεαδάκη, Μ. (28). Υπολογισµός της µέσης ετήσιας στερεοµεταφοράς του ποταµού Νέστου, πριν και µετά την κατασκευή των µεγάλων φραγµάτων χρησιµοποιώντας το µοντέλο RUNERSET. Τεχνική Έκθεση Τ-2-28. Τ.Π.Μ.,.Π.Θ., Ξάνθη. Γεωργουλάς, Α. (28). Χρονική εξέλιξη της θέσης της ακτογραµµής σε περιοχές της Περιφέρειας Ανατολικής Μακεδονίας και Θράκης, µε χρήση αεροφωτογραφιών, δορυφορικών εικόνων και τοπογραφικών µετρήσεων D-GPS. Τεχνική Έκθεση Τ-3-28. Τ.Π.Μ.,.Π.Θ., Ξάνθη. ESRI. (27). ArcGIS Desktop Help 9.2. [http://webhelp.esri.com/arcgisdesktop/9.2] Google Maps. [http://www.maps.google.com] Σαµαράς, Α. (26). ιερεύνηση επίδρασης στην ακτοµορφολογία των επεµβάσεων στην ανάντη υδρολογική λεκάνη. Η περίπτωση του Νέστου. ιπλωµατική Εργασία. Π.Μ.Σ. Προστασία Περιβάλλοντος και Βιώσιµη Ανάπτυξη, Τ.Π.Μ., Α.Π.Θ., Θεσσαλονίκη. Samaras, A. and Koutitas, C. (27). Modelling the impact on coastal morphology of the water management in transboundary river basins. The case of River Nestos. Proceedings of the 4 th Dubrovnik Conference on Sustainable Development of Energy, Water and Environment Systems, Dubrovnik, Croatia, June 4-8, 27. U.S. Army Corps of Engineers (USACE). (1989). GENESIS: Generalized model for simulating shoreline change. Report 1 - Technical Reference. USACE, Washington, D.C. U.S. Army Corps of Engineers (USACE). (1999). STWAVE: Steady-State Spectral Wave Model. Report 1 - User s Manual for STWAVE Version 2.. USACE, Washington, D.C. ΕΥΧΑΡΙΣΤΙΕΣ Ο Α. Σαµαράς είναι Υπότροφος του Κοινωφελούς Ιδρύµατος Αλέξανδρος Σ. Ωνάσης. Η έρευνα ενισχύθηκε οικονοµικά από το Ευρωπαϊκό Πρόγραµµα Beachmed-e (26-28) 336