5 ο ΕΘΝΙΚΟ ΣΥΝΕΔΡΙΟ ΤΗΣ ΕΕΔΥΠ ΞΑΝΘΗ, 6-9 ΑΠΡΙΛΙΟΥ 2005 ΕΚΤΙΜΗΣΗ ΤΗΣ ΕΙΣΡΟΗΣ ΦΕΡΤΩΝ ΥΛΩΝ ΣΤΗ ΛΙΜΝΗ ΒΙΣΤΩΝΙΔΑ Β.Γ. ΧΡΥΣΑΝΘΟΥ, Π.Κ. ΔΕΛΗΜΑΝΗ ΚΑΙ Γ.Σ. ΞΕΙΔΑΚΗΣ ΤΜΗΜΑ ΠΟΛΙΤΙΚΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΔΗΜΟΚΡΙΤΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΡΑΚΗΣ ΞΑΝΘΗ

ΕΙΣΑΓΩΓΗ §Υπολογισμός της μέσης ετήσιας εισρέουσας ποσότητας φερτών υλών στη Βιστωνίδα από τις γύρω λεκάνες απορροής των χειμάρρων Κόσυνθου, Κομψάτου και Τραύου, μέσω μαθηματικού μοντέλου. §Εκτίμηση της μέσης ετήσιας συσσώρευσης φερτών υλών στη Βιστωνίδα με τη βοήθεια τοπογραφικών χαρτών που περιέχουν ισοβαθείς καμπύλες. §Σύγκριση υπολογισμών και εκτιμήσεων από τους χάρτες.

ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΟ ΜΟΝΤΕΛΟ §Υπομοντέλο βροχής-απορροής §Υπομοντέλο εδαφικής διάβρωσης §Υπομοντέλο μεταφοράς φερτών υλών σε υδατορρεύματα

ΥΠΟΜΟΝΤΕΛΟ ΒΡΟΧΗΣ-ΑΠΟΡΡΟΗΣ (Γιακουμάκης και Τσακίρης, 1992) §Απλοποιημένο μοντέλο υδατικού ισοζυγίου για την ανώτερη εδαφική ζώνη (ριζόστρωμα) S n ’ =S n-1 +N n -E pn S: διαθέσιμη εδαφική υγρασία [mm] N: ύψος βροχής [mm] E p : δυνητική εξατμισοδιαπνοή [mm] n: δείκτης για το χρονικό βήμα των μεταβλητών

ΥΠΟΜΟΝΤΕΛΟ ΒΡΟΧΗΣ-ΑΠΟΡΡΟΗΣ Εάν S n ’ <0, τότε S n =0, h on =0, IN n =0 Εάν 0  S n ’  S max, τότε S n =S n ’, h on =0, IN n =0 Εάν S n ’ >S max, τότε S n =S max, h on =K(S n ’ -S max ), IN n =K ’ (S n ’ -S max ) όπου Κ ’ =1-Κ h o : επιφανειακή απορροή [mm] IN: βαθειά διήθηση [mm] S max : μέγιστη διαθέσιμη εδαφική υγρασία [mm] K, K ’ : συντελεστές αναλογίας

ΥΠΟΜΟΝΤΕΛΟ ΕΔΑΦΙΚΗΣ ΔΙΑΒΡΩΣΗΣ (Schmidt, 1992) φ r =CrρAu r sina φ r : ροή της ορμής των σταγόνων βροχής [kg m/s 2 ] C: συντελεστής εδαφοκάλυψης r: ένταση της βροχόπτωσης [m/s] ρ: πυκνότητα του νερού των σταγόνων [kg/m 3 ] A: θεωρούμενη επιφάνεια [m 2 ] u r : μέση ταχύτητα πτώσης των σταγόνων [m/s] a: γωνία κλίσης της εδαφικής επιφάνειας [ ο ]

ΥΠΟΜΟΝΤΕΛΟ ΕΔΑΦΙΚΗΣ ΔΙΑΒΡΩΣΗΣ φ f =qρbu φ f : ροή της ορμής της επιφανειακής απορροής [kg m/s 2 ] q: παροχή της επιφανειακής ροής ανά μονάδα πλάτους [m 3 /(s m)] ρ: πυκνότητα του νερού [kg/m 3 ] b: πλάτος της θεωρούμενης επιφάνειας [m] u: μέση ταχύτητα ροής [m/s]

ΥΠΟΜΟΝΤΕΛΟ ΕΔΑΦΙΚΗΣ ΔΙΑΒΡΩΣΗΣ q rf =(1.7E-1.7)10 -4 (E>1) E=(φ r +φ f )/φ cr q rf : διαθέσιμη στερεοπαροχή λόγω βροχής και επιφανειακής απορροής [kg/(s m)] φ cr : κρίσιμη ροή της ορμής [kg m/s 2 ] q t =c max ρ s q q t : μεταφορική ικανότητα της επιφανειακής απορροής [kg/(s m)] c max : μέγιστη συγκέντρωση αιωρούμενων σωματιδίων [m 3 /m 3 ] ρ s : πυκνότητα φερτών υλών [kg/m 3 ]

ΥΠΟΜΟΝΤΕΛΟ ΕΔΑΦΙΚΗΣ ΔΙΑΒΡΩΣΗΣ Εκτίμηση του στερεοφορτίου ES προς ένα υδατόρρευμα Εάν q rf > q t, τότε ES=q t Εάν q rf < q t, τότε ES=q rf q rf : διαθέσιμο στερεοφορτίο στη λεκάνη απορροής του υδατορρεύματος q t : μεταφορική ικανότητα της επιφανειακής απορροής

ΥΠΟΜΟΝΤΕΛΟ ΜΕΤΑΦΟΡΑΣ ΦΕΡΤΩΝ ΥΛΩΝ ΣΕ ΥΔΑΤΟΡΡΕΥΜΑΤΑ Εκτίμηση του στερεοφορτίου FLO στην έξοδο του θεωρούμενου υδατορρεύματος Εάν ESI > q ts, τότε FLO=q ts Εάν ESI < q ts, τότε FLO=ESI ESI: διαθέσιμο στερεοφορτίο στο υδατόρρευμα q ts : μεταφορική ικανότητα του υδατορρεύματος σε φερτές ύλες

ΥΠΟΜΟΝΤΕΛΟ ΜΕΤΑΦΟΡΑΣ ΦΕΡΤΩΝ ΥΛΩΝ ΣΕ ΥΔΑΤΟΡΡΕΥΜΑΤΑ logc t = log(wD 50 /ν)-0.457log(u * /w)+ +[ log(wD 50 /ν)-0.314log(u * /w)]log(us/w-u cr s/w) (Yang and Stall, 1976) c t : ολική συγκέντρωση φερτών υλών [ppm] w: τελική ταχύτητα καθίζησης φερτών υλών [m/s] D 50 : διάμεση διάμετρος υλικού κοίτης [m] ν: κινηματικό ιξώδες νερού [m 2 /s] u: μέση ταχύτητα ροής [m/s] u cr : κρίσιμη μέση ταχύτητα ροής [m/s] u * : ταχύτητα τριβής ή διατμητική ταχύτητα [m/s] s: κλίση γραμμής ενέργειας

ΕΦΑΡΜΟΓΗ ΤΟΥ ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΟΥ ΜΟΝΤΕΛΟΥ Λεκάνη απορροής Κομψάτου §Έκταση: 567 km 2 §Μήκος κύριου υδατορρεύματος: 57 km §Εδαφοκάλυψη: δάσος (37.3%), θάμνοι (36.1%), καλλιέργειες (26.1%), κατοικημένες περιοχές (0.5%) §Διαθέσιμα μηνιαία ύψη βροχής για 27 έτη ( ) από 4 βροχομετρικούς σταθμούς §Μέσο ετήσιο ύψος βροχής: 1038 mm

Χωρισμός της λεκάνης απορροής του Κομψάτου σε 18 φυσικές υπολεκάνες

ΕΦΑΡΜΟΓΗ ΤΟΥ ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΟΥ ΜΟΝΤΕΛΟΥ Λεκάνη απορροής Κόσυνθου §Έκταση: 237 km 2 §Μήκος κύριου υδατορρεύματος: 35 km §Εδαφοκάλυψη: δάσος (74%), θάμνοι (4.5%), ασήμαντη βλάστηση (20%), κατοικημένες περιοχές (1.5%) §Διαθέσιμα μηνιαία ύψη βροχής για 11 έτη ( ) από 6 βροχομετρικούς σταθμούς §Μέσο ετήσιο ύψος βροχής: 883 mm

Χωρισμός της λεκάνης απορροής του Κόσυνθου σε 10 φυσικές υπολεκάνες

ΕΦΑΡΜΟΓΗ ΤΟΥ ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΟΥ ΜΟΝΤΕΛΟΥ Λεκάνη απορροής Τραύου §Έκταση: 40 km 2 §Μήκος κύριου υδατορρεύματος: 8.5 km §Εδαφοκάλυψη: δάσος (15.7%), θάμνοι (82.1%), ασήμαντη βλάστηση (1.4%), κατοικημένες περιοχές (0.8%) §Διαθέσιμα μηνιαία ύψη βροχής για 27 έτη ( ) από 1 βροχομετρικό σταθμό §Μέσο ετήσιο ύψος βροχής: 665 mm

ΑΡΙΘΜΗΤΙΚΑ ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ YA: μέση ετήσια τιμή του στερεοφορτίου στην έξοδο μιας λεκάνης απορροής Λεκάνη απορροής Κομψάτου: YA= t Λεκάνη απορροής Κόσυνθου: YA= t Λεκάνη απορροής Τραύου: YA= t Συνολικό μέσο ετήσιο στερεοφορτίο που εισρέει στη Βιστωνίδα: t Μέσος ετήσιος όγκος φερτών υλών στη Βιστωνίδα: m 3

ΕΚΤΙΜΗΣΗ ΤΗΣ ΣΥΣΣΩΡΕΥΣΗΣ ΦΕΡΤΩΝ ΥΛΩΝ ΑΠΟ ΤΟΠΟΓΡΑΦΙΚΟΥΣ ΧΑΡΤΕΣ ΤΩΝ ΕΤΩΝ 1949 ΚΑΙ 1970 §Ρυθμός συρρίκνωσης της Βιστωνίδας λόγω απόθεσης φερτών υλών: m 3 ανά έτος §Υπερεκτίμηση του μέσου ετήσιου όγκου συσσωρευμένων φερτών υλών στη λίμνη σύμφωνα με τους υπολογισμούς ( m 3 )

ΑΚΤΟΓΡΑΜΜΗ ΤΗΣ ΒΙΣΤΩΝΙΔΑΣ ΚΑΙ ΙΣΟΒΑΘΕΙΣ ΚΑΜΠΥΛΕΣ