Εφαρμογή Μοντέλου Ροής συναρτήσει του βάθους για το Σχεδιασμό Προγράμματος Άρδευσης
Από RemoteSensing Wiki
Εισαγωγή
Διάφορα μοντέλα προσομοίωσης της ροής του νερού στην ακόρεστη ζώνη του εδάφους έχουν αξιοποιηθεί για τον βέλτιστο προγραμματισμό άρδευσης. Στην παρούσα μελέτη εφαρμόζεται μοντέλο προσομοίωσης της ροής του νερού στο έδαφος για τη ορθολογικότερη διαχείριση των αρδεύσιμων εκτάσεων 3.000ha της περιοχής Paestum, στο Salerno της νότιας Ιταλίας, χρησιμοποιώντας δεδομένα από δορυφορικές εικόνες Landsat και δεδομένα μετρήσεων στο πεδίο.
Θεωρητικό πλαίσιο
Η υγρασία του εδάφους και η δυνατότητα να συγκρατήσει το νερό, σύμφωνα με την εξίσωση Richard, εξαρτάται από την υδραυλική αγωγιμότητα και τη δυνατότητα πρόσληψης νερού του ριζικού συστήματος των φυτών, καθορίζοντας, έτσι, την κίνηση του νερού στα βαθύτερα στρώματα του εδάφους. Η πληροφορία αυτή είναι χρήσιμη για τη συσχέτιση της δόσης άρδευσης και του ελλείμματος νερού στο έδαφος. Ωστόσο, δυσκολία αποτελεί η εύρεση των απαραίτητων δεδομένων, ειδικότερα σε μεγάλης κλίμακας εφαρμογές, για τον καθορισμό των συνθηκών του ανώτερου και του κατώτερου στρώματος της εδαφικής στήλης, δηλαδή των μηχανισμών της εξατμισοδιαπνοής της βλάστησης και της κατείσδυσης του νερού, αντίστοιχα.
Μεθοδολογία
Η ροή του νερού από το υπέδαφος στα κατώτερα στρώματα συναρτήσει του βάθους ορίζεται από τη συνθήκη Cauchy. Οι συνθήκες του κατώτερου στρώματος της εδαφικής στήλης. Για την προσομοίωση της κάθετης ροής του νερού στο έδαφος χρησιμοποιείται το υδρολογικό μοντέλο SIMGRO. Για το μοντέλο αυτό, τα απαραίτητα δεδομένα, δηλαδή το μέσο ημερήσιο ύψος του υδροφόρου και η υδραυλική αγωγιμότητα μεταξύ του υπεδάφους και του υδροφόρου, λήφθηκαν από 11 φρεάτια δειγματοληψίας.
Οι συνθήκες του άνω ορίου της εδαφικής στήλης καθορίζονται κατ’ ουσίαν από τη φυτοκάλυψη και, ειδικότερα, από την εξατμισοδιαπνοή. Για την εκτίμηση της εξατμισοδιαπνοής χρειάζεται ο Δείκτης Φυλλικής Επιφάνειας (Leaf Area Index, εφεξής LAI).
Για το σκοπό αυτό, λήφθηκαν εννέα εικόνες Landsat για την περίοδο από τον Ιανουάριο ως τον Νοέμβριο του 1994. Έπειτα από τις απαραίτητες διορθώσεις (ραδιομετρικές, γεωαναφοράς) των εικόνων, μετρήθηκε η ανάκλαση στα Κανάλια του κόκκινου και του εγγύς υπέρυθρου για τον υπολογισμό του albedo και κατ’ επέκταση του Δείκτη Βλάστησης Σταθμισμένης Διαφοράς (weighted difference vegetation index - WDVI). Στη συνέχεια, ο LAI υπολογίζεται με τo ημι-εμπειρικό μοντέλο CLAIRE βάσει του WDVI. Ας σημειωθεί ότι για το μοντέλο αυτό απαιτείται ο συντελεστής εξασθένησης α, ο οποίος υπολογίστηκε από μετρήσεις στο πεδίο σε αδιατάρακτα δείγματα για το κάθε είδος καλλιέργειας. Οι μετρήσεις στο πεδίο χρησίμευσαν και για την επαλήθευση των αποτελεσμάτων, όπου φάνηκε ότι αυτά είναι ακριβή, ενώ οι αποκλίσεις που μπορεί να προκύπτουν είναι μικρές και δεν επιδρούν στην εκτίμηση της εξατμισοδιαπνοής. Αφού πλέον υπάρχει ο δείκτης LAI για την περιοχή μελέτης, υπολογίζεται και η εξατμισοδιαπνοή και δημιουργείται ο ανάλογος χάρτης (Εικόνες 1 και 2).
Τέλος, σε λογισμικό GIS ενώθηκαν ο χάρτης των υδραυλικών ιδιοτήτων του υπεδάφους και ο χάρτης του δείκτη LAI και της εξατμισοδιαπνοής προκειμένου να καταρτιστεί το υδατικό ισοζύγιο με το μοντέλο SWAP ± SWATRE σε επίπεδο αγροτεμαχίου για την περιοχή μελέτης.
Επαλήθευση και Συμπεράσματα
Βάσει των εκτιμήσεων του μοντέλου είναι δυνατή η πρόβλεψη της ζήτησης της άρδευσης λαμβάνοντας υπόψη τις πραγματικές ανάγκες του ριζοστρώματος. Για την επαλήθευση των αποτελεσμάτων συγκρίθηκαν οι ημερήσιες εκτιμήσεις του μοντέλου για τη ζήτηση άρδευσης με τον πραγματικό όγκο που καταναλώθηκε, όπως μετρήθηκε στην κεφαλή του δικτύου. Από τα αποτελέσματα φαίνεται ότι το μοντέλο αποδίδει με ακρίβεια τη χρονική κατανομή της ζήτησης του νερού και του απαιτούμενου όγκου. Μπορεί, συνεπώς, να αξιοποιηθεί ως εργαλείο στη λήψη αποφάσεων για τη διαχείριση/ προγραμματισμό άρδευσης ιδίως σε συνθήκες έλλειψης νερού.
