Η παρουσίαση φορτώνεται. Παρακαλείστε να περιμένετε

Η παρουσίαση φορτώνεται. Παρακαλείστε να περιμένετε

1 ΜΑΘΗΜΑ ΠΡΟΧΩΡΗΜΕΝΗ ΥΔΡΟΛΟΓΙΑ ΥΔΡΟΛΟΓΙΚΟ ΜΟΝΤΕΛΟ SWAT Γιάννης Παναγόπουλος Εργαστήριο Υδρολογίας και Αξιοποίησης Υδατικών Πόρων Αθήνα 11/04/2011.

Παρόμοιες παρουσιάσεις


Παρουσίαση με θέμα: "1 ΜΑΘΗΜΑ ΠΡΟΧΩΡΗΜΕΝΗ ΥΔΡΟΛΟΓΙΑ ΥΔΡΟΛΟΓΙΚΟ ΜΟΝΤΕΛΟ SWAT Γιάννης Παναγόπουλος Εργαστήριο Υδρολογίας και Αξιοποίησης Υδατικών Πόρων Αθήνα 11/04/2011."— Μεταγράφημα παρουσίασης:

1 1 ΜΑΘΗΜΑ ΠΡΟΧΩΡΗΜΕΝΗ ΥΔΡΟΛΟΓΙΑ ΥΔΡΟΛΟΓΙΚΟ ΜΟΝΤΕΛΟ SWAT Γιάννης Παναγόπουλος Εργαστήριο Υδρολογίας και Αξιοποίησης Υδατικών Πόρων Αθήνα 11/04/2011

2 2 Νομοθεσία Οδηγία-Πλαίσιο 2000/60: Καλή χημική και οικολογική κατάσταση υδάτινων σωμάτων (2015) Εκπόνηση Διαχειριστικών Σχεδίων Λεκανών Aπορροής Υδατικών Διαμερισμάτων (1 η φάση: 2009), με ποσοτικοποίηση συνεισφοράς ρυπαντών και καθορισμό μέτρων αποκατάστασης Βελτιστοποίηση της σχέσης μεταξύ κόστους και αποτελεσματικότητας δράσεων (cost-effectiveness) Οδηγία νιτρικών 1991/676 Καθορισμός Ευπρόσβλητων Ζωνών ρύπανσης από νιτρικά (ΝΟ3 - ) Υιοθέτηση Κωδίκων Ορθής Γεωργικής Πρακτικής (ΚΟΓΠ) από τους γεωργούς Κοινή Αγροτική Πολιτική (ΚΑΠ) Καλές Οικονομικές Επιδόσεις σε συνδυασμό με την Αειφόρο Χρήση των Φυσικών Πόρων - Πολλαπλή Συμμόρφωση

3 3 3 Ευτροφισμός Δημιουργία Ευτροφισμού Επιφανειακών και Παράκτιων Υδάτων: Αυξημένες συγκεντρώσεις ενώσεων αζώτου (Ν) και φωσφόρου (P) Ανάπτυξη υδρόβιας βλάστησης και φυτικών μικροοργανισμών (φυτοπλαγκτόν) Μείωση του διαλυμένου οξυγόνου, δημιουργία τοξινών που σκοτώνουν τα ψάρια, παραγωγή ενώσεων που προσδίδουν δυσάρεστη οσμή και διαταραχή της οικολογικής ισορροπίας Πηνειός Θεσσαλίας, 2008Λίμνη Παμβώτιδα (Ιωάννινα), 2004

4 4 4 Ευτροφισμός στην Ελλάδα και πηγές προέλευσης Πηγές Προέλευσης Ν και P στα ύδατα Σημειακές (point): Αστικά λύματα Βιομηχανικά απόβλητα Λύματα κτηνοτροφικών μονάδων Μη σημειακές ή Διάχυτες (non-point ή diffuse) Γεωργικές απορροές: απόπλυση λιπασμάτων και κοπριάς από την καλλιεργήσιμη γη και τους βοσκότοπους Οικιακά λύματα Απορροές από φυσικές εκτάσεις Ατμοσφαιρική εναπόθεση

5 5 Ευρωπαϊκό Πρόγραμμα Euroharp Αξιολόγηση Ευρωπαϊκών Μεθοδολογιών για την Ποσοτικοποίηση των Απωλειών Θρεπτικών (N,P) από Σημειακές και μη Σημειακές Πηγές, στα Επιφανειακά Νερά. Μοντελοποίηση 17 Ευρωπαϊκών λεκανών με 9 σύγχρονα εργαλεία (μοντέλα). Σύγκριση αποτελεσμάτων και αξιολόγηση μοντέλων ως προς την καταλληλότητα και το κόστος εφαρμογής τους ανά την Ευρώπη.

6 6 Διάβρωση (2) Μεγάλη συνεισφορά της αγροτικής γης - Μικρό ποσοστό οργανικής ουσίας - Εκτεθειμένο έδαφος για μεγάλο χρονικό διάστημα του έτους - Υπερβολική καλλιέργεια (αρόσεις – αρδεύσεις – λιπάνσεις - εξάντληση του εδάφους) - Μη ενδεδειγμένες καλλιέργειες και τεχνικές σε επιρρεπή εδάφη - Κεκλιμένα εδάφη Στερεοαπορροή και ρύπανση των υδάτων

7 7 Αγροτική Γη : Υιοθέτηση Κανόνων Ορθής Γεωργικής Πρακτικής Αμειψισπορά (Εναλλαγή Καλλιεργειών) Περιορισμός Αρόσεων – Ηπιότερες Αρόσεις Επιλογή Καλλιεργειών με μεγαλύτερη κάλυψη του εδάφους Επιλογή Εναλλακτικών μεθόδων Άρδευσης Περιορισμός Βόσκησης – Μείωση χρονικής διάρκειας Διαμόρφωση Ζωνών Συγκράτησης – Λωρίδων Διήθησης Τρόποι Αντιμετώπισης

8 8 Δράση COST 869 Τίτλος: Τεχνικές Διαχείρισης Αγροτικής Γης για τη μείωση των απωλειών Αζώτου και Φωσφόρου στα επιφανειακά νερά Στενή Σχέση με τις Απώλειες Εδάφους και τη Στερεοαπορροή

9 9 9 Βέλτιστες Διαχειριστικές Πρακτικές (ΔΠ) Best Management Practices (BMPs) Διαχείριση Εφαρμογής Θρεπτικών Μείωση χημικής λίπανσης (Π) Αποφυγή λίπανσης σε εδάφη υψηλού κινδύνου (Π) Αποφυγή λίπανσης σε εποχές υψηλού κινδύνου (Χ) Πολύμηνη αποθήκευση κοπριάς (Χ) Διαχείριση Καλλιέργειας Αμειψισπορά (Μ) Καλλιέργεια κατά ζώνες και κατά τις ισοϋψείς (Μ) Κάλυψη εδάφους στο κενό διάστημα των καλλιεργειών και των καλλιεργητικών περιόδων (Μ)

10 10 Βέλτιστες Διαχειριστικές Πρακτικές (ΔΠ) Best Management Practices (BMPs) Διαχείριση Ζωικής Παραγωγής Μείωση ζωικού κεφαλαίου (Π) Μείωση ημερήσιας χρονικής διάρκειας βόσκησης (Χ) Μείωση χρονικής περιόδου βόσκησης (Χ) Διαχείριση Εδαφικών Πόρων Διαμόρφωση αναβαθμίδων (Μ) Μείωση αρόσεων (Μ) Αλλαγή στο χρόνο αρόσεων (Χ) Συντηρητική (αβαθής) άροση (Μ) Άροση κατά τις ισοϋψείς και εγκάρσια στις κλίσεις (Μ) Εγκατάσταση ζωνών συγκράτησης εντός της εδαφικής περιοχής (Μ)

11 11 Το πρόβλημα της εφαρμογής Διαχειριστικών Πρακτικών σε κλίμακα λεκάνης απορροής Η επιλογή μέτρων διαχείρισης είναι ένα σύνθετο πρόβλημα Η αποδοτικότητά τους εξαρτάται από τα ιδιαίτερα υδροκλιματικά και γεωμορφολογικά χαρακτηριστικά των περιοχών στις οποίες εφαρμόζονται Το κόστος εφαρμογής είναι κριτήριο συνήθως αντικρουόμενο με την αποτελεσματικότητά τους Ο βαθμός επίδρασής τους στη μείωση των απωλειών των διαφόρων ενώσεων θρεπτικών (Ν, Ν-ΝΟ3, P) δεν είναι ίδιος Οι δυνατές λύσεις χωρικής κατανομής τους σε λεκάνη απορροής αυξάνεται δραστικά με την έκταση της λεκάνης και την πολυπλοκότητά της (ομοιογενείς αγροτικές εκτάσεις * ) Παράδειγμα: 5 διαθέσιμες ΔΠ για εφαρμογή σε 100 ομοιογενείς εκτάσεις συνδυασμοί στη λεκάνη * Ομοιογενείς εκτάσεις: Εκτάσεις με ενιαία χαρακτηριστικά κλίματος, τοπογραφίας, εδαφοκάλυψης και εδαφικών ιδιοτήτων – Υδρολογικές Μονάδες (ΥΜ)

12 12 Αποτελεσματικότητα Διαχειριστικών Πρακτικών Υδρολογικά ομοιώματα ή μοντέλα (models) Προσομοιώνουν τις υδρολογικές και χημικές διεργασίες σε λεκάνη απορροής λαμβάνοντας υπόψη το κλίμα, την τοπογραφία και το έδαφος Λειτουργούν σε φιλικό περιβάλλον εργασίας (GIS) Διαχωρίζουν τη λεκάνη σε υπολεκάνες και σε μικρότερες ομοιογενείς εκτάσεις, τις ΥΜ Προσομοιώνουν τη διαχείριση της αγροτικής γης Εκτιμούν τις απώλειες εδάφους και θρεπτικών από το έδαφος Εκτιμούν το φορτίο ρύπων σε θέσεις ποταμού Περιβάλλον εργασίας κατανεμημένου μοντέλου προσομοίωσης διαδικασιών (SWAT)

13 13 Ορισμός-Κατηγορίες Μοντέλων Μοντέλα Κατανεμημένα Διαχωρισμός της λεκάνης σε μικρότερα τμήματα Ενιαία ή Συγκεντρωτικά Ολόκληρη η λεκάνη αποτελεί μία ενιαία χωρική οντότητα Μεμονωμένου υδρολογικού γεγονότος Λειτουργεί σε χρονικό επίπεδο επεισοδίου βροχής Συνεχή Λειτουργεί και εξάγει αποτελέσματα σε συνεχή χρόνο (π,χ πολλά έτη) Εννοιολογικά Βασίζονται σε απλουστευτικές παραδοχές του φυσικού συστήματος Φυσικά Προσομοιώνουν το σύστημα με βάση μαθηματικές εξισώσεις της φυσικής Μαύρου κουτιού Απλές εξισώσεις (π.χ μοναδιαίο υδρογράφημα) Προσδιοριστικά Καμία μεταβλητή δεν έχει στοχαστική δομή Στοχαστικά Λαμβάνουν υπόψη τα στατιστικά χαρακτηριστικά των μεταβλητών Ορισμός Μοντέλου: Η Αναπαραγωγή της Συμπεριφοράς και Απόκρισης ενός Φυσικού Συστήματος

14 14 Κριτήρια Επιλογής Μοντέλου Σκοπός Κατασκευής Επιστημονική Εγκυρότητα – Παρελθόν Διαδικασίες Προσομοίωσης Χωρική Ανάλυση – Διακριτοποίηση Χρονική Ανάλυση (ωριαίο, ημερήσιο, μηνιαίο κ.τ.λ.) Μορφές Θρεπτικών Στοιχείων που Προσομοιώνει Απαιτήσεις σε Δεδομένα Ικανότητες Χρηστών Κόστος Εφαρμογής Ικανότητα στην Ανάπτυξη Σεναρίων Καταλληλότητα ανά την Ευρώπη

15 15 Το μοντέλο SWAT Soil and Water Assessment Tool (USDA) Αναπτύχθηκε για την Υπηρεσία Αγροτικών Ερευνών των ΗΠΑ (USDA) με σκοπό την πρόβλεψη των επιδράσεων των τεχνικών διαχείρισης της γης στις εισροές φερτών υλών και αγροτικών χημικών στα επιφανειακά νερά λεκάνης απορροής Κατανεμημένο μοντέλο συνεχούς χρόνου (Υδρολογικές Μονάδες Απόκρισης – Ημερήσιο Βήμα Προσομοίωσης) Λειτουργία σε GIS (ArcView και ArcGIS) Χαρτογραφικά δεδομένα: τοπογραφικό ανάγλυφο, χρήσεις γης, έδαφος Αποτελεί τη μετεξέλιξη και συγχώνευση προγενέστερων μοντέλων της USDA (CREAMS, GLEAMS, EPIC, ROTO, QUAL2E) Έχει ενσωματωθεί στο πολύ-στοχικό εργαλείο περιβαλλοντικής ανάλυσης BASINS της Υπηρεσίας Προστασίας του Περιβάλλοντος των ΗΠΑ (EPA) ως σύγχρονο εργαλείο παροχής συμβουλών για λήψη αποφάσεων

16 16 Διάγραμμα ροής μοντέλου SWAT

17 17 Ο υδρολογικός κύκλος στο SWAT

18 18 Ροές αζώτου (Ν) και φωσφόρου (P) Δέσμευση (fixation): Ν 2 ΝΟ3 -, ΝΗ4 + Εξάχνωση (volatilization): ΝΗ 3 Νιτροποίηση (nitrification): ΝΟ3 - Απονιτροποίηση (denitrification): Ν 2 Απομάκρυνση με: μετάπτωση σε αέρια μορφή, κατείσδυση, συγκομιδή καρπού, απορροή, διάβρωση Ανοργανοποίηση (mineralization): PO4 - Προσρόφηση (adsorption): PO4 - + (Fe, Ca, Al) Απομάκρυνση με συγκομιδή καρπού, απορροή, διάβρωση

19 19 Χωρικά Δεδομένα Εισόδου

20 20 Μετεωρολογικά Δεδομένα Εισόδου Ημερήσια Κατακρήμνιση Μέγιστη / Ελάχιστη Ημερήσια Θερμοκρασία Αέρα Ημερήσια Ηλιακή Ακτινοβολία Ημερήσια Σχετική Υγρασία Ημερήσια Ταχύτητα Ανέμου Όχι τόσο απαραίτητα – Επαρκής και η χρήση μέσων μηνιαίων υπερετήσιων τιμών

21 21 Παραγωγή Χρονοσειρών με βάση Κλιματικά Δεδομένα Βροχόπτωση Ο χρήστης πρέπει να καθορίσει: Rday:Ημερήσια βροχόπτωση µmon: Μέση ημερήσια βροχόπτωση του μήνα σmon: Τυπική απόκλιση της ημερήσιας βροχόπτωσης του μήνα SNDday: Τυπική «κανονική» απόκλιση gmon: Συντελεστής ασυμμετρίας της ημερήσιας βροχόπτωσης του μήνα

22 22 Παραγωγή Χρονοσειρών με βάση Κλιματικά Δεδομένα µ 10m : ημερήσια ταχύτητα ανέμου µwnd mon : μέση ταχύτητα ανέμου του μήνα rnd 1 : τυχαίος αριθμός μεταξύ 0 και 1 Ανάλογα και για: Μέγιστη και Ελάχιστη Ημερήσια Θερμοκρασία Σχετική Υγρασία Ηλιακή Ακτινοβολία Ταχύτητα ανέμου Στατιστικά με την Εκθετική Συνάρτηση:

23 23 Επιρροή Υψομέτρου στη Βροχόπτωση και στη Θερμοκρασία Διαχωρισμός Υπολεκανών σε ζώνες επιρροής Υπολογισμός Βροχόπτωσης και Θερμοκρασίας σε κάθε ζώνη (band) με χρήση βροχοβαθμίδας (plaps) και θερμοβαθμίδας (tlaps) αντίστοιχα. ELgage, ELband: Υψόμετρα σταθμού και κέντρου της κάθε ζώνης

24 24 όπου: SW : είναι το περιεχόμενο του εδάφους σε νερό t : ο χρόνος σε ημέρες R day : η ημερήσια κατακρήμνιση Q surf : η ημερήσια επιφανειακή απορροή Ε α : η εξατμισοδιαπνοή W seep : η βαθιά διήθηση και Q gw : η υπόγεια ροή. Γενική Εξίσωση Υδατικού Ισοζυγίου

25 25 Επιφανειακή Απορροή Μέθοδος της SCS Αριθμός καμπύλης CN Εξαρτάται από: Εδαφική Διαπερατότητα Εδαφοκάλυψη Συνθήκες Υγρασίας SCS: Soil Conservation Service S: max κατακράτηση εδάφους Qsurf: επιφανειακή απορροή Rday: βροχόπτωση

26 26 Αριθμοί καμπύλης CN Κατηγορία εδάφους Χρήση γηςΥδρολογική κατάστασηABCD ΚαλλιέργειεςΦτωχή Μέτρια Καλή ΒοσκότοποςΦτωχή Μέτρια Καλή ΔάσοςΦτωχή Μέτρια Καλή Δρόμος (χώμα) Δρόμος (σκληρή επιφάνεια)

27 27 Δυνητική Εξατμισοδιαπνοή Penman-Monteith Χρειάζεται σχ.υγρασία, ταχ.ανέμου, ηλ. ακτινοβολία, θερμοκρασία αέρα Priestley-Taylor σχ.υγρασία, ηλ. ακτινοβολία, θερμοκρασία αέρα Hargreaves θερμοκρασία αέρα

28 28 Προσομοίωση διάβρωσης στο SWAT Παγκόσμια Τροποποιημένη Εξίσωση Εδαφικής Απώλειας (MUSLE) sed: Φερτά (tn/ημέρα) Q surf : Επιφανειακή απορροή (mm/ha/ημέρα) q peak : Παροχή αιχμής (m 3 /s). Εξαρτάται από t c, % βροχ. σε χρόνο t c, Q surf area hru : Έκταση (ha) K USLE : Παράγοντας Διαβρώσεως Εδάφους C USLE : Παράγοντας Κάλυψης και Διαχείρισης Γης P USLE : Παράγοντας Διαχείρισης Εδαφών κατά της Διάβρωσης LS USLE : Παράγοντας Τοπογραφίας CFRG: Παράγοντας Περιεκτικότητας του Εδάφους σε Χοντρά Θραύσματα

29 29 Τα θρεπτικά στο SWAT Διαχωρίζονται σε οργανικές και ανόργανες μορφές Εισέρχονται στο έδαφος με τη λίπανση (ανόργανη, οργανική), με υπολείμματα καλλιέργειας, δέσμευση (Ν) και βροχόπτωση (Ν) Απομακρύνονται με τη συγκομιδή, την απορροή, τη διάβρωση, την μετάπτωση σε αέρια μορφή (Ν) και την κατείσδυση (ΝΟ3 - ) Η απομάκρυνση λόγω διάβρωσης αφορά τις οργανικές μορφές και την ανόργανη για τον P (ποσότητα εδαφικού υλικού και συγκέντρωση στοιχείου στο έδαφος) Τα ΝΟ3 - μεταφέρονται και με την ενδιάμεση και την υπόγεια ροή Ο διαλυτός P αλληλεπιδρά με το ανώτερο στρώμα του εδάφους (10mm) Λήψη από τη βλάστηση: μοντέλο ανάπτυξης καλλιέργειας βασισμένο στη θεωρία των μονάδων θερμότητας (θερμοκρασία αέρα). Καθορίζεται η λήψη νερού, Ν και P, καθώς και η παραγωγή βιομάζας Βάση δεδομένων καλλιεργειών: Στοιχεία για δείκτη επιφάνειας φύλλων, περιεκτικότητα Ν, P στη φυτική βιομάζα, C USLE, κ.α.

30 30 Οι Διαχειριστικές Πρακτικές στο SWAT Σπορά: ημερομηνία Λίπανση: ημερομηνία, τύπος λιπάσματος, ποσότητα Άροση: ημερομηνία, βάθος άροσης, αποδοτικότητα ανακατανομής Άρδευση: ημερομηνία, ποσότητα νερού, πηγή νερού Συγκομιδή: υπολείμματα καλλιέργειας στο έδαφος Συγκομιδή και απομάκρυνση: όχι υπολείμματα καλλιέργειας στο έδαφος Βόσκηση: ημερομηνία έναρξης, τέλους, ποσότητα εναποτιθέμενης κοπριάς, τύπος κοπριάς-σύσταση, απομάκρυνση φυτικής βιομάζας Καλλιέργεια κατά τις ισοϋψείς, αναβαθμίδες: P USLE, CN Λωρίδες συγκράτησης: trap ef και trap ef,sub είναι τα κλάσματα (μεταξύ 0 και 1) των μεταφερόμενων φορτίων εδαφικής απώλειας και ενώσεων του Ν και του P από την επιφανειακή και υποεπιφανειακή απορροή αντίστοιχα, που συγκρατούνται από τη λωρίδα, πλάτους width filtstrip σε m

31 31 Ταμιευτήρας Εξίσωση Υδατικού Ισοζυγίου: V: όγκος νερού σε κάθε χρονικό βήμα, Vstored: ήδη αποθηκευμένος όγκος νερού, Vflowout: εκροές, Vpcp: βροχόπτωση, Vevap: εξάτμιση, Vseep: υπόγειες διαφυγές

32 32 Στάδια Μοντελοποίησης Επεξεργασία Δεδομένων Εισόδου (χαρτών, κλιματικών χρονοσειρών κ.λ.π.) Εισαγωγή τους και Σχηματοποίηση Λεκάνης Απορροής (watershed delineation) Συμπλήρωση Παραμέτρων Αρχείων Προγράμματος (parameterization) Εκτέλεση (run) Ρύθμιση (calibration). Μεταβολή παραμέτρων του μοντέλου με σκοπό τη σύγκλιση προσομοιωμένων και παρατηρημένων τιμών των μεταβλητών. Επαλήθευση (validation). Σύγκριση ενός ανεξάρτητου set παρατηρήσεων με τα αποτελέσματα του μοντέλου χωρίς περαιτέρω μεταβολή των παραμέτρων.

33 33 Η λεκάνη του άνω ρου του Άραχθου Έκταση: 940 km 2 Έξοδος: Γεφύρι Πλάκας (μετρήσεις παροχών, στερεοπαροχών, συγκεντρώσεων θρεπτικών) Φυσική ροή – όχι παρεμβάσεις Βροχόπτωση: 1550mm/έτος Μεγάλες κλίσεις Q=39m 3 /s M=1,4 Mtn/έτος Αγροτικές δραστηριότητες  Καλλιέργειες: Μηδική και Αραβόσιτος για κτηνοτροφική χρήση (12% της έκτασης)  Εκτατική κτηνοτροφία: αιγοπρόβατα και λίγα βοοειδή  Πτηνοτροφία: Μονάδες πάχυνσης πουλερικών και οικόσιτα ζώα

34 34 Σχηματοποίηση λεκάνης 27 Υπολεκάνες: μέση έκταση 35 km 2 οι θέσεις με διαθέσιμα δεδομένα αποτελούν εξόδους υπολεκανών επαρκής διαχωρισμός για τη μοντελοποίηση (αξιοποίηση μετεωρολογικής πληροφορίας)

35 35 Χρήσεις γης Corine Land Cover ΕΣΥΕ 2000 Εδαφοκάλυψη SWAT

36 36 Έδαφος Γεωλογικός χάρτης ΙΓΜΕ Ομαδοποιημένος χάρτης SWAT 3 εδάφη: Αδιαπέρατο Ημιδιαπερατό Διαπερατό

37 37 Υδρολογικές Μονάδες Απόκρισης (ΥΜ) Υπολεκάνες + Εδαφοκάλυψη + Έδαφος Χάρτης Υδρολογικών Μονάδων 259 ΥΜ 29 Μηδικής (210ha) 23 Αραβόσιτου (190ha) 61 Βοσκότοπων (600ha) 146 Άλλες μη αγροτικές

38 38 Αποτελέσματα βαθμονόμησης

39 39 Αποτελέσματα προσομοίωσης Υφιστάμενη κατάσταση Μέση ετήσια παροχή: 36,7 m 3 /s Μέση ετήσια εξατμισοδιαπνοή: 486mm Μέση ετήσια στερεοπαροχή: 1,32Mtn/έτος Μέσες ετήσιες συγκεντρώσεις: N-NO3: 0,65mg/l N: 1,5mg/l P: 0,22mg/l Καταμερισμός φορτίου στο υδρογραφικό δίκτυο

40 40 Αποτελέσματα προσομοίωσης Χωρική διαφοροποίηση απωλειών εδάφους και θρεπτικών

41 41 Πρόταση διαχειριστικών λύσεων Η αγροτική γη διαβρώνεται έως και 60% λιγότερο με εφαρμογή κατάλληλων πρακτικών διαχείρισης Επιλογή ρεαλιστικών και εφικτών πρακτικών και εφαρμογή τους σε επιλεγμένες περιορισμένες εκτάσεις εντός της λεκάνης απορροής που διαβρώνονται δυσανάλογα περισσότερο Εφαρμογή τους σε συνεννόηση και συνεργασία με το μόνιμο πληθυσμό της περιοχής Σύνδεση αυτών των Δράσεων με τα Διαχειριστικά Σχέδια Υδατικών Διαμερισμάτων (RBMPs)

42 42 Λεκάνη Αλή-Εφέντη Θεσσαλίας Σαρακίνα Πύλη Γέφυρα Αλή-Εφέντη Μετρήσεις απορροών στην έξοδο της λεκάνης (θέση Αλή-Εφέντη) για το χρονικό διάστημα σε ημερήσιο βήμα. Κριτήριο επιλογής θέσης: Επάρκεια και πληρότητα χρονοσειράς. Χρησιμότητα: Σύγκριση με προσομοιωμένες για τη ρύθμιση και επαλήθευση του μοντέλου.

43 43 Έλεγχος Ακρίβειας Προσομοίωσης Δείκτης Nash-Sutcliffe: όπου: Q obs και Q sim, οι παρατηρημένες και οι προσομοιωμένες τιμές απορροής, ο μέσος όρος των παρατηρημένων τιμών και n το μήκος της χρονοσειράς. Μέσο υπολειμματικό σφάλμα (RMSE):

44 44 Εκτέλεση Προγράμματος Πρώτα έτη (1-2). Δεν λαμβάνονται υπόψη. Χρησιμοποιούνται για την «προθέρμανση» της προσομοίωσης – αρχικοποίηση παραμέτρων (warming up period) % των παρατηρημένων απορροών Ρύθμιση μοντέλου: μεταβολή παραμέτρων του μοντέλου με σκοπό την καλύτερη δυνατή ομοιότητα των προσομοιωμένων με τις παρατηρημένες απορροές % των παρατηρημένων απορροών Επαλήθευση μοντέλου: σύγκριση ενός ανεξάρτητου set παρατηρήσεων με τα αποτελέσματα του μοντέλου χωρίς περαιτέρω μεταβολή των παραμέτρων.

45 45 Τυπικό Αρχείο Εξόδου

46 46 Αποτελέσματα - Ετήσιο Βήμα Σύγκριση χρονοσειρών στη θέση Αλή – Εφέντη σε ετήσιο βήμα. Δείκτες ακρίβειας προσομοίωσης σε ετήσιο βήμα. NASH RMSE Συντελεστής Συσχέτισης 0,864 16,39 0,951

47 47 Αποτελέσματα - Μηνιαίο Βήμα Σύγκριση χρονοσειρών στη θέση Αλή – Εφέντη σε μηνιαίο βήμα. Δείκτες ακρίβειας προσομοίωσης σε μηνιαίο βήμα. NASH RMSE Συντελεστής Συσχέτισης 0,808 1,14 0,900

48 48 Αποτελέσματα - Ημερήσιο Βήμα Σύγκριση χρονοσειρών στη θέση Αλή – Εφέντη σε ημερήσιο βήμα. Δείκτες ακρίβειας προσομοίωσης σε ημερήσιο βήμα. NASH RMSE Συντελεστής Συσχέτισης 0,423 0,02 0,799

49 49 Συχνά Προβλήματα Calibration-Validation Λίγα δεδομένα παρατηρήσεων στο χώρο και στο χρόνο. Έλλειψη ποικιλίας γεγονότων π.χ. ανυπαρξία πλημμυρών. Καταστροφή φυσικής αναπαράστασης συστήματος λόγω της προσαρμογής λάθος παραμέτρων. Πολλοί συνδυασμοί παραμέτρων δίνουν παρόμοιο αποτέλεσμα. Ποιος είναι ο ορθός;

50 50 Σενάρια - Έρευνα Κλιματική Αλλαγή Αλλαγές στο Είδος Φυτοκάλυψης Αλλαγή στις Πρακτικές Διαχείρισης της Γης Ανθρωπογενείς Παρεμβάσεις – Κατασκευές

51 51 Κλιματική Αλλαγή Ποσοστιαία Μεταβολή στη Βροχόπτωση για κάθε Μήνα Απόλυτη Αύξηση ή Μείωση στη Μέγιστη και Ελάχιστη Θερμοκρασία

52 52 Αλλαγές Χρήσεων Γης (Αποδάσωση) Υφιστάμενη κατάσταση χρήσεων γης Αλλαγή στις χρήσεις γης με μείωση δασικών εκτάσεων κατά 5 και 10% Έκταση τύπων χρήσης γης ως ποσοστό επί της λεκάνης

53 53 Επίδραση στην Απορροή Αύξηση συνολικής απορροής από Αύγουστο έως Απρίλιο. Σενάριο 5%: Οκτώβριος 4,2% ή 1,78 mm αύξηση απορροής. Σενάριο 10%: Οκτώβριος 5,35% ή 2,26 mm αύξηση απορροής. Αύξηση 1mm → 2,78 X 10 6 m 3 επιπλέον όγκος απορροής. Ξηρή περίοδος: Μείωση απορροής λόγω μειωμένης βασικής ροής.

54 54 Ποταμού Άραχθου Λεκάνη Ποταμού Άραχθου Μέση ετήσια βροχόπτωση 1500 mm Έκταση 2000 km 2 Εύρος Υψομέτρων 0 – 2400m Μήκος ποταμού 110 km Μέση παροχή 60m 3 /s Διαθέσιμες παροχές και στερεοπαροχές (Τσίμοβο, Πλάκα, Άρτα) Άρτα: 7 km κατάντη του φράγματος Πουρνάρι Ι 2 ΒΑΣΙΚΑ ΠΡΟΒΛΗΜΑΤΑ: Διάβρωση σε όλη τη λεκάνη και μεγάλη στερεοπαροχή του ποταμού. Πρόσχωση Ταμιευτήρα. Διατάραξη ισορροπίας στο Δέλτα μετά την κατασκευή του φράγματος και του Οικοσυστήματος του Αμβρακικού.

55 55 Μελέτη Παράκτιας Περιοχής (1) Σύγκριση ακτογραμμής για τρεις διαφορετικές χρονικές περιόδους (1960, 1985, 1996) Εντοπισμός των διαφορών  Αλλαγή στους μαιανδρισμούς  Αύξηση του πλάτους ποταμού και ευθυγράμμισή του  Αλλαγές στις λουρονησίδες

56 56 Μελέτη Παράκτιας Περιοχής (2) Εκτίμηση επιπτώσεων: Εξασθένιση της υδροδυναμικής του ποταμού και κατ’ επέκταση μείωση του δυναμικού μεταφοράς φερτών υλών Διατάραξη του ισοζυγίου προσφοράς φερτών υλικών στην παράκτια ζώνη Η κυματική δυναμική της θάλασσας δρα διαβρώνοντας τις παλαιότερες αποθέσεις Δεν αναπληρώνεται το υλικό από τον κύριο φυσικό τροφοδότη, που είναι ο ποταμός.

57 57 Σχηματοποίηση Λεκάνης - Χάρτες Τοπογραφία (DTM) Χρήσεις ΓηςΓεωλογία

58 58 Συνεισφορά στη Στερεοαπορροή Η αγροτική γη συνεισφέρει περισσότερο στην ετήσια στερεοαπορροή της λεκάνης

59 59 Επίδραση φράγματος (1)

60 60 Επίδραση φράγματος (2) Εκτιμήσεις Φερτών - SWAT Άρτα: x x10 6 tn/y x x10 6 tn/y Κατακράτηση στο Φράγμα: 95% Έξοδος Λεκάνης: x x10 6 tn/y x x10 6 tn/y

61 61 Μείωση Διάβρωσης (Σενάρια Διαχείρισης)

62 62 Αναφορές 1. Arnold, J.G., Srinivasan, R., Muttiah, R.S. and Williams. J.R., Large area hydrologic modeling and assessment part I: model development. Journal of American Water Resource Association 34(1), COST Action 869, Mitigation Options for nutrient reduction in surface water and groundwaters. Official website: 3. Council Directive 91/676/EEC of 12 December 1991 concerning the protection of waters against pollution caused by nitrates from agricultural sources. Official Journal of the European Communities L Di Luzio M, Srinivasan R. and Arnold J.G. (2001). ArcView Interface for SWAT Blackland Research Center - Texas. 5. Directive 2000/60/EC of the European Parliament and of the council of 23 October 2000 establishing a framework for Community action in the field of water policy. Official Journal of the European Communities L327/1. 6. EUROHARP, Towards European Harmonised Procedures for Quantification of Nutrient Losses from Diffuse Sources. An EC Framework V project number EVK-CT , 7. Gassman, P.W., Reyes, M.R., Green, C.H. and Arnold, J.G. (2007). The Soil and Water Assessment Tool: Historical Development, Applications, and Future Research Directions Transactions of the ASABE, 50(4), Neitsch J.G., Arnold, J.G. Kiniry, J.R. and Williams J.R., ‘Soil and Water Assessment Tool, Theoretical Documentation - Version 2005’ Blackland Research Center – Texas. 9. Neitsch, J.G., Arnold, J.G., Kiniry, J.R. and Williams, J.R. (2005). ‘Soil and Water Assessment Tool, User’s Manual - Version 2000’ Blackland Research Center – Texas.


Κατέβασμα ppt "1 ΜΑΘΗΜΑ ΠΡΟΧΩΡΗΜΕΝΗ ΥΔΡΟΛΟΓΙΑ ΥΔΡΟΛΟΓΙΚΟ ΜΟΝΤΕΛΟ SWAT Γιάννης Παναγόπουλος Εργαστήριο Υδρολογίας και Αξιοποίησης Υδατικών Πόρων Αθήνα 11/04/2011."

Παρόμοιες παρουσιάσεις


Διαφημίσεις Google