Τηλεπισκόπηση και Γεωγραφικά Συστήματα Πληροφοριών για την Υδρολογική Προσομοίωση Λεκάνης Απορροής
Από RemoteSensing Wiki
Τηλεπισκόπηση και Γεωγραφικά Συστήματα Πληροφοριών για την Υδρολογική Προσομοίωση Λεκάνης Απορροής: Η Περίπτωση του Νέστου'
Συγγραφείς
Ι. Γκανούλης, Χ. Σκουληκάρης, J. Monget
Πηγή
ENSMP France, [Center for Energy and Processes (CEP) in Sophia Antipolis, F-06904]
Σκοπός της εφαρμογής
Αντικείμενο της παρακάτω μελέτης αποτελεί η ανάδειξη των Τηλεπισκοπικών εφαρμογών, σε συνδυασμό με άλλα μαθηματικό-οικονομικά μοντέλα, ως την καταλληλότερη για την πρόβλεψη και παρακολούθηση των περιβαλλοντικών επιπτώσεων της συνεχούς εναλλασσόμενης χρήσης γης των περιοχών γύρω, της από κοινού Ελλάδας και Βουλγαρίας, λεκάνης απορροής του ποταμού Νέστου.
Εισαγωγή
Σε μια λεκάνη απορροής ποταμού, οι επενδύσεις που γίνονται, αναφέρονται σε μακροχρόνιο ορίζοντα και για αυτό πριν από κάθε επένδυση επιβάλλεται να γίνεται μια ολοκληρωμένη μελέτη διαχείρισης των υδάτων της λεκάνης απορροής, η οποία να περιλαμβάνει αντίστοιχες υδρολογικές προσομοιώσεις τόσο με μαθηματικά όσο και με οικονομικά μοντέλα. Στην περίπτωση του ποταμού Νέστου είναι ελλιπής μια μελέτη διαχείρισης αλλά και ο κατάλληλος συντονισμός τόσο από την Ελλάδα όσο και από την Βουλγαρία. Η χρήση ωστόσο της τηλεπισκόπησης και των γεωγραφικών συστημάτων πληροφοριών μπορούν να αποτελέσουν έναν ακριβή τρόπο μελέτης μιας λεκάνης απορροής και ειδικά μιας ιδιόμορφης περίπτωσης όπως είναι αυτής του ποταμού Νέστου, ο οποίος είναι διασυνοριακός. Τα αποτελέσματα των μεθόδων αυτών παράλληλα με τα μοντέλα υδρολογικής προσομοίωσης των επιφανειακών νερών του Νέστου μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την υλοποίηση σεναρίων σχετικών με τις χρήσεις γης καθώς και των υδάτων.
Περιοχή μελέτης
Περιοχή μελέτης αποτελεί η διασυνοριακή λεκάνη του ποταμού γνωστού ως Νέστος στην Ελλάδα στην περιοχή της Θράκης και ως Μέστα στην Βουλγαρία, με 5.751 τετραγωνικά χιλιόμετρα μήκος, εκ των οποίων 2.314 τετ. χιλ. βρίσκονται στην Ελλάδα και 3.437 στην Βουλγαρία.(βλέπε εικόνα 1). Οι πηγές του ποταμού Μέστα βρίσκονται κοντά στην Σόφια σε μια διατηρημένη κοιλάδα όπου κύριο χαρακτηριστικό είναι ο τουρισμός. Εδώ τα υδροηλεκτρικά προγράμματα συνδυάζονται με την περιβαλλοντική προστασία και τα αναπτυξιακά ευρωπαϊκά προγράμματα. Από την άλλη στην περιοχή της Θράκης οι αυξανόμενες ανάγκες σε συνδυασμό με τις κοινωνικό-οικονομικές πιέσεις θέτουν σε κίνδυνο την διαχείριση των φυσικών υγροτόπων και την ποιότητα του ύδατος, η οποία ωστόσο ελέγχεται σε μόνιμη βάση. Χαρακτηριστική είναι η μείωση της ποσότητας του γλυκό νερού στη περιοχή.
Τηλεπισκόπηση και συστήματα γεωγραφικών πληροφοριών
- Η συμβολή της τηλεπισκόπησης
Η δορυφορική τηλεπισκόπηση παρατηρεί το γήινο περιβάλλον μέσω της μέτρησης της αλληλεπίδρασης μεταξύ των ηλεκτρομαγνητικών πεδίων και των αντικειμένων που βρίσκονται στην επιφάνεια της γης. Για την απεικόνιση της λεκάνης απορροής του Νέστου/Μέστα χρησιμοποιήθηκαν εικόνες από δορυφόρο LANDSAT με ανάλυση 80 μέτρων. Δύο είναι οι εικόνες που έχουν χρησιμοποιηθεί διαχρονικά, καθώς η μία αφορά το καλοκαίρι του 1988 και η άλλη τον χειμώνα του 1997 κατά την λειτουργία των υδροηλεκτρικών φραγμάτων της ΔΕΗ. Χρησιμοποιήθηκε κατάλληλη φασματική απεικόνιση ώστε να τονιστεί η βλάστηση και οι ορεινοί όγκοι της Βουλγαρίας, αλλά και το αρδευτικό σύστημα και οι καλλιέργειες στην περιοχή του Νέστου.
- Η συμβολή των γεωγραφικών συστημάτων πληροφοριών (ΓΣΠ)
Με τα γεωγραφικά συστήματα πληροφοριών μπορούμε να διαχειριστούμε πληροφορίες που είναι δομημένες στο χώρο. Τα δεδομένα που εμφανίζονται ως χάρτες μπορούν να περιγράψουν μια σειρά στοιχείων φυσικών και κοινωνικό –οικονομικών καθώς και τις μεταβολές αυτών. (εικόνα 2). Έτσι λοιπόν σε ένα υδρολογικό μοντέλο τα αποτελέσματα της τηλεπισκόπησης αλλά και των ΓΣΠ μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως δεδομένα εισόδου καθώς περιέχουν πληροφορίες χρήσιμες για την για την κατανόηση και απεικόνιση της λεκάνης.
Υδρολογική προσομοίωση λεκάνης
- Το υδρολογικό μοντέλο MODCOU
Σκοπός του εν λόγου μοντέλου είναι η προσομοίωση των επιφανειακών και των υπόγειων ροών σε στρωματομένους υπόγειους υδροφόρους ορίζοντες. Το μοντέλο χρησιμοποιεί τετραγωνισμένα κελιά (cells) διαφορετικού μεγέθους.(εικόνα 3). Το μοντέλο χωρίζει τον υδρολογικό κύκλο σε ανεξάρτητα τμήματα και αποτελείται από πέντε διαφορετικές λειτουργικές διαδικασίες που διασυνδέονται μεταξύ τους για την προσομοίωση του υδρολογικού κύκλου: την διαδικασία παραγωγής, τη διαδικασία επιφανειακής μεταφοράς, τη διαδικασία κίνησης σε μη κορεσμένες υπόγειες ζώνες, τη διαδικασία των υπόγειων ροών, και τη διαδικασία αλληλεπίδρασης μεταξύ υπόγειου υδροφορέα και ποταμού. Μέσω ενός κλιμακούμενου συστήματος καννάβου,το υδρολογικό μοντέλο MODCOU έχει βαθμονομηθεί με τη χρήση μηνιαίων μετρήσεων ροής του ποταμού Νέστου/Μέστα
- Το μοντέλο προσομοίωσης φραγμάτων
Για την προσομοίωση των φραγμάτων (λειτουργικότητας, διαθέσιμου όγκου νερού, κάλυψη αγροτικών απαιτήσεων σε νερό) στην Ελληνική πλευρά χρησιμοποιήθηκαν τα αποτελέσματα από την υδρολογική προσομοίωση καθώς και το λογισμικό HEC-ResSim. Κατά την προσομοίωση των φραγμάτων, εκτός από την υπάρχουσα κατάσταση, έγινε προσομοίωση και των μελλοντικών αναπτυξιακών έργων, αλλά και των μελλοντικών κλιματικών αλλαγών (εικόνα 3)
Συμπεράσματα
Παρατηρείται ότι στην περίπτωση της ενοποιημένης διασυνοριακής υδρολογικής λεκάνης απορροής του ποταμού Νέστου/Μέστα, τα αποτελέσματα της τηλεπισκόπησης και των ΓΣΠ είναι χρήσιμα ως στοιχεία εισόδου στο υδρολογικό μοντέλο, δίνοντας ως αποτέλεσμα την επιφανειακή ροή. Κατά την προσομοίωση των φραγμάτων, ακολουθώντας το δυσμενέστερο σενάριο κλιματικής αλλαγής Α2, Hamburg World Data Center for Climate (CERA), παρατηρήθηκε πως τα φράγματα στον ποταμό Νέστο θα χρησιμοποιούνται μόνο για την κάλυψη των αρδευτικών αναγκών, αφού η διαθέσιμη ποσότητα ύδατος δεν θα επαρκεί για την παραγωγή ενέργειας
