RemoteSensing Wiki - Συνεισφορές χρήστη [el]

Σταματιάδης Αχιλλέας

2021-01-19T14:52:11Z

Achilleas Stamatiadis: Νέα σελίδα με '* [[Εφαρμογές τηλεπισκόπησης υγρασίας εδάφους για την ταυτοποίηση περιοχών με πλημμυρικές τά...'

* [[Εφαρμογές τηλεπισκόπησης υγρασίας εδάφους για την ταυτοποίηση περιοχών με πλημμυρικές τάσεις κατά μήκος υποδομών μεταφορών]]
* [[Χρήση του Sentinel-1 DInSAR για την παρακολούθηση ενεργών κατολισθήσεων σε κρίσιμες υποδομές]]
* [[Επιπτώσεις στα αμέσως κατάντη του Φράγματος των Τριών Φαραγγιών στη μορφοδυναμική των προσαμμώσεων του ποταμού Changjiang στη Κίνα]]
* [[RiMARS: Μια αυτοματοποιημένη μέθοδος ανάλυσης μορφοδυναμικής ποταμών με βάση πολυφασματικά σύνολα δεδομένων τηλεπισκόπησης]]
* [[Χαρτογράφηση και Ανάλυση Καταλληλότητας Περιοχής Φράγματος]]
* [[Τηλεπισκοπική παρακολούθηση της διαπερατότητας λεκανών απορροής πολλαπλών κλιμάκων για αστική υδρολογική αξιολόγηση]]
* [[Ανάλυση χρονοσειρών της επιφάνειας του αδιαπέρατου στρώματος που προκαλείται λόγω της αστικοποίησης]]

[[category:ΔΠΜΣ "Περιβάλλον & Ανάπτυξη" (Μέτσοβο)]]

Επιπτώσεις στα αμέσως κατάντη του Φράγματος των Τριών Φαραγγιών στη μορφοδυναμική των προσαμμώσεων του ποταμού Changjiang στη Κίνα

2021-01-19T14:47:08Z

Achilleas Stamatiadis:

[[Εικόνα:as2021_arthro3_eikona1.png | thumb | right | Εικόνα 1. Περιοχή μελέτης. (a) Η τοποθεσία του ποταμού Changjiang και του κλάδου Yichang-Chenglingji. (b) Ο κλάδος Yichang-Chenglingji]]
[[Εικόνα:as2021_arthro3_eikona2.png | thumb | right | Εικόνα 2. Χρονικές διαφοροποιήσεις των προσαμμώσεων στον κλάδο YC μεταξύ 2003 και 2016. (a) ST : Συνολικές προσαμμώσεις, (b) SMC : προσαμμώσεις στα μέσα του καναλιού και (c) σημειακές προσαμμώσεις]]
[[Εικόνα:as2021_arthro3_eikona3.png | thumb | right | Εικόνα 3. Χρονικές διαφοροποιήσεις των προσαμμώσεων στην ανάντι έκταση αμμοχάλικου (a-c) και στην κατάντη αμμώδη έκταση (d-f)]]
[[Εικόνα:as2021_arthro3_eikona4.png | thumb | right | Εικόνα 4. Χρονικές διαφοροποιήσεις του συνολικού πλάτους της υδάτινης επιφάνειας (TWSW) για (a) τον κλάδο YC, (b) την ανάντη έκταση αμμοχάλικου και (c) την κατάντη αμμώδη έκταση]]

'''Αντικείμενο Εφαρμογής:''' Επιπτώσεις στα αμέσως κατάντη του Φράγματος των Τριών Φαραγγιών στη μορφοδυναμική των προσαμμώσεων του καναλιού μεταξύ του κλάδου Yichang-Chenglingji του ποταμού Changjiang στη Κίνα

'''Πρωτότυπος Τίτλος:''' '' 'Immediately downstream effects of Three Gorges Dam on channel sandbars morphodynamic between Yichang-Chenglingji Reach of the Changjiang River, China' ''

'''Συγγραφείς:''' WANG Jie(1), DAI Zhijun(1),(2), MEI Xuefei(1), LOU Yaying(1), WEI Wen(1) and GE Zhenpeng(1)

''
(1) State Key Laboratory of Estuarine and Coastal Research, East China Normal University, Shanghai 200062, China
(2) Laboratory for Marine Geology, Qingdao National Laboratory for Marine Science and Technology, Qingdao, 266061, China''

'''Πηγή:''' Journal of Geographical Sciences volume 28, pages629–646(2018) [https://doi.org/10.1007/s11442-018-1495-8 (1)]

'''Λέξεις Κλειδιά:''' Mορφοδυναμική, Προσαμμώσεις, Φράγμα Τριών Φαραγγιών, Three Gorges Dam (TGD), Τηλεπισκόπηση, Yichang-Chenglingji, Ποταμός Changjiang

'''Περίληψη:''' Οι προσαμμώσεις είναι ζωτικής οικολογικής και περιβαλλοντικής σημασίας, ωστόσο έχουν υποστεί έντονες επιρροές από τις ανθρώπινες δραστηριότητες. Οι μορφοδυναμικές διεργασίες των προσαμμώσεων κατά μήκος του κλάδου Yichang-Chenglingji του ποταμού Changjiang, δηλαδή του καναλιού αμέσως μετά το φράγμα των Τριών Φαραγγιών (Three Gorges Dam - TGD), αξιολογούνται βάσει εικόνων τηλεπισκόπησης μεταξύ του 2000 και του 2016. Μπορεί να διαπιστωθεί ότι ολόκληρη η περιοχή των προσαμμώσεων μειώνεται δραστικά κατά 19,23%, από 149,04 km2 το 2003 σε 120,38 km2 το 2016, συνοδευόμενη από αύξηση του πλάτους της επιφάνειας του νερού. Λόγω των διαφορών στο μέγεθος των κόκκων των ιζημάτων και στην αντοχή κατά της διάβρωσης, η περιοχή των προσαμμώσεων στο ανάντι αμμοχάλικο (Yichang-Dabujie) και ο κατάντι αμμώδης κλάδος (Dabujie-Chenglingji) μειώνονται κατά 45,94% (από 20,79 km2 σε 11,24 km2) και 14,93 % (από 128,30 km2 έως 109,14 km2), αντίστοιχα. Περαιτέρω, οι μορφολογικές εξελίξεις των προσαμμώσεων επηρεάζονται από τον τύπο του καναλιού: σε ευθυτενές κανάλι με μικρές καμπές, οι προσαμμώσεις στα μέσα του καναλιού εμφανίζουν μετακίνηση προς τα κάτω ενώ διατηρούν το βασικό τους προφίλ. Σε κανάλι μαιάνδρου, οι σημειακές προσαμμώσεις υπόκεινται σε διάβρωση και εναποτίθενται σε κυρτή και κοίλη κοίτη αντίστοιχα, με τις προσαμμώσεις στα μέσα του καναλιού να κατανέμονται σποραδικά. Σε πλεξοειδές κανάλι, οι σημειακές προσαμμώσεις υπόκεινται σε διάβρωση και κινούνται προς τα κάτω ενώ οι προσαμμώσεις στα μέσα του καναλιού υπόκεινται σε διάβρωση στη κορυφή τους μαζί με το περιφερειακές υποχωρήσεις. Τεκμηριώνεται ότι ο πρωταρχικός μηχανισμός συρρίκνωσης των προσαμμώσεων κατά μήκος του κλάδου Yichang-Chenglingji μπορεί να αποδοθεί στη μείωση της συγκέντρωσης ιζημάτων που προκαλείται από το TGD και στην αύξηση της ακόρεστης ικανότητας μεταφοράς ιζημάτων. Επιπλέον, ο τύπος καναλιού μπορεί να επηρεάσει τη μορφολογική εξέλιξη των προσαμμώσεων. Κατά μήκος του κλάδου Yichang-Chenglingji, οι προσαμμώσεις στο ευθυτενές κανάλι επηρεάζονται περισσότερο από τη ροή του νερού από ότι στο πλεξοειδές κανάλι.
Αντικείμενο μελέτης: Ο ποταμός Changjiang προέρχεται από το οροπέδιο Qinghai-Tibet και ρέει ανατολικά προς τη θάλασσα της Ανατολικής Κίνας, με μήκος μεγαλύτερο από 6300 km (Εικόνα 1a). Η λεκάνη απορροής καλύπτει έκταση άνω των 1,8 × 106 km2 και περιλαμβάνει πολυσύνθετους τύπους γεωμορφολογίας, βλάστησης και παραποτάμων. Από τον Ιούνιο του 2003, το TGD παγίδευσε τη πλειονότητα των ιζημάτων στον ταμιευτήρα του, χωρίς να τροποποιήσει σημαντικά το μέγεθος της ροής κατάντη (Dai et al., 2015). Έτσι, η σύνδεση της δραστικά μειωμένης συγκέντρωσης αιωρούμενων ιζημάτων (SSC) και εκκένωσης (SSD) με σχεδόν αμετάβλητη απορροή νερού παράγει αξιοσημείωτη διάβρωση στην κατάντη κοίτη του ποταμού (Yang et al., 2011; Mei et al., 2016; Dai et al., 2016). Οι Xu και Milliman (2009) αποκάλυψαν ότι περίπου το 60% του SSD παγιδεύτηκε πίσω από το TGD κατά τη διάρκεια της περιόδου 2003-2006, το οποίο προκάλεσε σημαντική διάβρωση στο κύριο ρεύμα και στη λίμνη Dongting. Οι Chang et al. (2010) εκτίμησαν ότι το ποσό στερεομεταφοράς κατά μήκος του ποταμού Jing (από το Zhicheng έως το Chenglingji) αντιπροσωπεύει το 78,9% του συνολικού ποσού καθ 'όλο το μήκος του κλάδου από το Yichang στο Chenglingji εντός της περιόδου 2003-2008. Ο Luo (2012) βρήκε μια απότομη διαμήκη μετάβαση του αμμοχάλικου του ιζήματος του πυθμένα του ποταμού στη μέση και στην κάτω πλευρά του ποταμού Yangtze κατά την περίοδο μετά το TGD. Εν τω μεταξύ, ο Yuan (2012) δημοσιοποίησε ότι η πιο προφανής στερεομεταφορά συνέβη αμέσως δίπλα στο TGD, λόγω της αυξημένης δυναμικότητας μεταφοράς ιζημάτων. Οι Dai και Liu (2013) ανέφεραν ότι 10 χρόνια μετά τη λειτουργία του TGD, η διαμόρφωση του καναλιού κατά μήκος της συνάγκειας καθ 'όλη την έκταση του ποταμού και ο πυθμένας του ποταμού θα μετατραπεί από αποθετική πριν από την κατασκευή του φράγματος σε διαβρωτική μετά. Οι Yang et al. (2014) απέδειξαν ότι τα αλλουβιακά και μαιανδρικά κανάλια κατά μήκος του μέσω-κάτω ποταμού Changjiang παρουσίαζαν τάσεις περικοπής λόγω των κατακρατήσεων του TGD. Οι Zhang et al. (2017) έδειξαν ότι η ποτάμια ροή και η λεπτή άμμος αποκαταστάθηκαν το 2003–2014 μετά την κατασκευή του TGD, δεδομένου ότι τα κανάλια του ποταμού δέχτηκαν παρεμβάσεις για την προμήθεια νέων αλλουβιακών ιζημάτων. Παρόλο που έχουν εκτελεστεί εκτενείς μελέτες σχετικά με την απόκριση του κατάντη-γεωμορφολογικού συστήματος στις αλλαγές τις ποτάμιας ροής που προκαλείται από το TGD, λίγη προσοχή αποδίδεται σχετικά με την εξέλιξη της μορφοδυναμικής των προσαμμώσεων κατά μήκος του κλάδου Yichang-Chenglingji (YC) αμέσως μετά το TGD (Εικόνα 1b). Ο κλάδος YC του ποταμού Changjiang καλύπτει μια μεγάλη κλίμακα πολλαπλών προσαμμώσεων (Εικόνα 1b), οι οποίες είναι ευαίσθητες στις πολύπλοκες αλλαγές στο υδρο-ιζηματική δυναμική λόγω της εγκατάστασης του TGD. Για την ανίχνευση της μορφοδυναμικής τω ν προσαμμώσεων κατά μήκος του κλάδου YC του ποταμού Changjiang χρησιμοποιήθηκαν συνθετικά δεδομένα υδρολογίας, αιωρούμενων ιζημάτων και πολλών τηλεσκοπικών δορυφορικών εικόνων. Οι κύριοι στόχοι αυτής της μελέτης, επομένως, είναι: (1) να διερευνηθούν τα χωρικά-χρονικά χαρακτηριστικά των προσαμμώσεων κατά μήκος του κλάδου YC, (2) να διακριθούν τα πιθανά μορφοδυναμικά μοτίβα τους και (3) να προσδιοριστούν οι πιθανοί παράγοντες που μπορούν να επηρεάσουν τις μορφοδυναμικές διεργασίες των προσαμμώσεων.
Περιοχή μελέτης: Αμέσως κατάντη του TGD, ο κλάδος YC βρίσκεται στο πάνω μισό της μεσαίας έκτασης του ποταμού Changjiang και είναι εκεί όπου ο ποταμός μετατρέπεται από βραχώδες φαράγγι σε αλλουβιακή πεδιάδα (Xia et al., 2016) (Εικόνα 1a). Οι αλλουβιακές προσαμμώσεις κατά μήκος του κλάδου YC είναι διαφοροποιημένες μεταξύ τους, και μπορούν να ταξινομηθούν ως σημειακές προσαμμώσεις και προσαμμώσεις στα μέσα του καναλιού, σύμφωνα με τις τοποθεσίες ανάπτυξής τους και τα μοτίβα τους.

'''Μεθοδολογία:'''
Για την ερμηνεία των δορυφορικών εικόνων, χρησιμοποιείται ένας τροποποιημένος κανονικοποιημένος δείκτης νερού (MNDWI) για τον προσδιορισμό της γεωμορφολογίας των σημειακών προσαμμώσεων και των προσαμμώσεων στα μέσα του καναλιού (Xu, 2006; Soti et al., 2009), ο οποίος έχει εφαρμοστεί για τον εντοπισμό της ανάπτυξης των υδάτινων σωμάτων. Αποκαλύπτει αλλαγές στη βλάστηση, περιβαλλοντικές προβλέψεις, αλλαγές στις ακτές και ούτω καθεξής (Hui et al., 2008; Sun et al., 2012; Ullah et al., 2013; Tran et al., 2014; Ghosh et al., 2015). Το MNDWI διαφοροποιεί την εδαφική γεωμορφολογία των προσαμμώσεων από άλλα φυσικά χαρακτηριστικά όπως τα υδατικά σώματα μέσω του τύπου:

[[Αρχείο:As20120_arthro3_formula1.JPG | center |‎]]

Οι διαδικασίες ταξινόμησης και τα αντίστοιχα στατιστικά στοιχεία επιτυγχάνονται με το λογισμικό Esri-ArcGIS (Institute System Research Institute-Arc Geographic Information System) 10.2. Μόλις οριοθετηθεί η συνολική περιοχή προσαμμώσεων, δηλαδή των σημειακών προσαμμώσεων και των προσαμμώσεων στα μέσα του καναλιού, αναλύονται περαιτέρω χρησιμοποιώντας τεχνική διαβαθμισμένων στατιστικών.
Υιοθετήθηκαν οι κλασικές θεωρίες της ικανότητας μεταφοράς ιζημάτων (SCC) (Qian and Wan, 2003), που έχουν εφαρμοστεί καλώς στον ποταμό Changjiang από προηγούμενους ερευνητές (Yu et al., 2005; Li et al., 2011; Yuan et al., 2012), για να απεικονίσουν τις υδρο-ιζηματικές διεργασίες κατάντι. Οι σχετικοί τύποι εμφανίζονται ως εξής:

[[Αρχείο:As20120_arthro3_formula2.JPG | center|]]

όπου Svm είναι η ικανότητα μεταφοράς ιζημάτων (απαραίτητο SSC σε ισορροπία). Τα k και m είναι σταθερές, και σε αυτή τη μελέτη ορίζονται ως 0,07 και 1,14, αντίστοιχα. Το U είναι η ταχύτητα του νερού. Το g είναι επιτάχυνση βαρύτητας (9,8 m/s2), h είναι το βάθος νερού, ω είναι η ταχύτητα καθίζησης ιζημάτων. Το Sv είναι SSC. Το ω0 ρυθμίζει την ταχύτητα δεδομένου ιζήματος με διάμετρο D και πυκνότητα ρs (2650 kg / m3) και το ρw είναι η πυκνότητα νερού (1000 kg / m3).

'''Αποτελέσματα:''' Η συνολική έκταση των προσαμμώσεων εντός του κλάδου YC μειώνεται κατά 19,23% από 149,04 km2 προ του TGD σε 120,38 km2 το 2016 (Εικόνα 2a). Ενώ οι σημειακές προσαμμώσεις παρουσιάζουν μια παρόμοια παρατηρήσιμη τάση μείωσης στην περιοχή από 109,65 km2 το 2003 σε 86,49 km2 το 2016 (Εικόνα 2b), οι προσαμμώσεις στα μέσα του καναλιού δείχνουν μόνο μια ελαφρά μείωση περιοχής 5,52 km2 για την ίδια περίοδο (Εικόνα 2c). Επιπλέον, το ανάντι αμμοχάλικο και η κατάντι αμμώδης έκταση δείχνουν ποικίλους βαθμούς μεταβολής στην περιοχή των προσαμμώσεων. Συγκεκριμένα, η συνολική έκταση των προσαμμώσεων στη περιοχή αμμοχάλικου έχει απότομη πτώση από 20,79 km2 το 2003 σε 11,24 km2 το 2016 (Εικόνα 3a), ενώ στην αμμώδη έκταση φαίνεται μεγαλύτερη ποσότητα διάβρωσης από 128,30 km2 το 2003 σε 109,14 km2 το 2016 (Εικόνα 3d). Το εμβαδόν των προσαμμώσεων στα μέσα του καναλιού μειώνεται ουσιαστικά στην ανάντη έκταση αλλά δεν έχει παρατηρήσιμη διακύμανση στα κατάντι (Εικόνες 3b και 3e). Ταυτόχρονα, το εμβαδόν των σημειακών προσαμμώσεων στην κατάντη έκταση εμφανίζει μια πιο σημαντική τάση μείωσης από εκείνη στα ανάντι (Εικόνες 3c και 3f). Οι πολυετείς μέσες περιοχές των συνολικών προσαμμώσεων, μέσα στο κανάλι και σημειακά, μειώθηκαν αντίστοιχα κατά 8,73%, 7,72% και 9,10% από το 2000–2003 έως το 2004–2016. Πρέπει να τονιστεί ότι ολόκληρη η περιοχή των προσαμμώσεων στα ανάντι φτάνει μόνο το 20% αυτής των κατάντι και εμφανίζεται μια φθίνουσα τάση από έτος σε έτος (Εικόνες 3a και 3d). Εκτός αυτού, το συνολικό πλάτος του υδάτινου σώματος (TWSW) σε ολόκληρη την έκτασή του, το ανάντι αμμοχάλικο και η κατάντη αμμώδης έκταση παρουσιάζουν σημαντικά διευρυνόμενη τάση, αυξανόμενο αντίστοιχα κατά 9,29%, 9,73% και 9,10% από το στάδιο πριν από το TGD έως το 2016 (Εικόνα 4). Αυτό σημαίνει ότι η μείωση του εμβαδού των προσαμμώσεων έχει διευρύνει το TWSW σε κάποιο βαθμό.

'''Συμπεράσματα:'''
(1) Η περιοχή των προσαμμώσεων κατά μήκος του κλάδου Yichang-Chenglingji μειώνεται από 149,04 km2 το 2003 σε 120,38 km2 το 2016, με τις περιοχές σημειακών προσαμμώσεων και προσαμμώσεων στα μέσα του καναλιού αντίστοιχα να μειώνονται κατά 14,00% και 21,12%. Περαιτέρω, το εμβαδόν των προσαμμώσεων στο ανάντι αμμοχάλικο μειώνεται κατά 45,96%, ενώ στην κατάντη αμμώδη έκταση μειώνεται κατά 14,93% μετά την κατασκευή TGD.
(2) Οι προσαμμώσεις σε διαφορετικούς τύπους καναλιών εμφανίζουν διαφορετικά μορφολογικά χαρακτηριστικά: οι προσαμμώσεις στα μέσα του καναλιού σε ευθυτενές κανάλι εμφανίζουν μετακίνηση προς τα κάτω, αλλά διατηρούν ένα βασικό προφίλ. Οι σημειακές προσαμμώσεις στο μαιανδρικό κανάλι δείχνουν αντίστοιχα διάβρωση και εναπόθεση στις κυρτές και κοίλες όχθες με συγκεκριμένες προσαμμώσεις στα μέσα του καναλιού να κατανέμονται σποραδικά. Οι σημειακές προσαμμώσεις στα πλεξοειδή κανάλια δέχονται διάβρωση και μεταναστεύουν κατάντι ενώ οι προσαμμώσεις στα μέσα του καναλιού εμφανίζουν διάβρωση στο τμήμα της κορυφής τους.
(3) Το φράγμα Three Gorges προκάλεσε αξιοσημείωτο έλλειμμα κορεσμού της φέρουσας ικανότητας ιζήματος, που είναι ο κύριος μηχανισμός στερεομεταφοράς και συρρίκνωσης των προσαμμώσεων κατά μήκος του κλάδου Yichang-Chenglingji. Το μοτίβο των καναλιών μπορεί να επηρεάσει τις γεωμορφολογικές εξελίξεις των προσαμμώσεων σε κάποιο βαθμό, καθώς οι προσαμμώσεις στα ευθυτενή κανάλια είναι πιο ευαίσθητες στη ροή του νερού από τα πλεξοειδή κανάλια.

[[category:Εκτίμηση φυσικών χαρακτηριστικών]]

Χαρτογράφηση και Ανάλυση Καταλληλότητας Περιοχής Φράγματος

2021-01-19T14:46:16Z

Achilleas Stamatiadis:

[[Εικόνα:as2021_arthro5_eikona1.png | thumb | right | Εικόνα 1. Περιοχή Μελέτης: Sharjah, Ηνωμένα Αραβικά Εμιράτα]]
[[Εικόνα:as2021_arthro5_eikona2.png | thumb | right | Εικόνα 2. Διάγραμμα Μεθοδολογίας]]
[[Εικόνα:as2021_arthro5_eikona3.png | thumb | right | Εικόνα 3. Βασικά Θεματικά Επίπεδα (a) Βροχόπτωση, (b) Λεκάνες απορροής, (c) Πυκνότητα αποστράγγισης, (d) Γεωμορφολογία, (e) Γεωλογία, (f) CN, (g) TDS, (h) Υψόμετρο, (i) Κλίσεις, (j) Απόσταση από μεγάλες ρηγματώσεις]]
[[Εικόνα:as2021_arthro5_eikona4.png | thumb | right | Εικόνα 4. Χάρτης καταλληλότητας θέσης φράγματος]]
[[Εικόνα:as2021_arthro5_eikona5.png | thumb | right | Πίνακας 1. Τελικοί δείκτες στάθμισης θεματικών επιπέδων]]

'''Αντικείμενο Εφαρμογής:''' Χαρτογράφηση και Ανάλυση Καταλληλότητας Περιοχής Φράγματος με Χρήση Ολοκληρωμένων Γεωγραφικών Πληροφοριακών Συστημάτων και Αλγορίθμου Ταξινόμησης

'''Πρωτότυπος Τίτλος:''' '' 'Dam Site Suitability Mapping and Analysis Using an Integrated GIS and Machine Learning Approach' ''

'''Συγγραφείς:''' Rami Al-Ruzouq(1),(2), Abdallah Shanableh(1),(2), Abdullah Gokhan Yilmaz(1),(2),(3), AlaEldin Idris(4), Sunanda Mukherjee(2), Mohamad Ali Khalil(2) and Mohamed Barakat A. Gibril(2)

''
(1) Civil and Environmental Engineering Department, University of Sharjah, Sharjah 27272, UAE
(2) Research Institute of Sciences and Engineering, University of Sharjah, Sharjah 27272, UAE
(3) Department of Engineering, School of Engineering and Mathematical Sciences, La Trobe University, Melbourne, Victoria 3086, Australia
(4) Sharjah Electricity and Water Authority, Sharjah 135, UAE''

'''Πηγή:''' Water 2019, 11(9), 1880 [https://doi.org/10.3390/w11091880 (1)]

'''Λέξεις Κλειδιά:''' Καταλληλότητα Περιοχής Φράγματος, Τηλεπισκόπηση, Αλγόριθμος Ταξινόμησης, GIS, Γεωγραφικά Πληροφοριακά Συστήματα, Λειψυδρία, Αναλυτική Ιεραρχική Διαδικασία

'''Περίληψη:''' Η ικανοποίηση των αναγκών σε νερό είναι ένας κρίσιμος πυλώνας για τη διατήρηση του φυσιολογικού ανθρώπινου βιοτικού επιπέδου, την εξέλιξη της βιομηχανίας και τη γεωργική ανάπτυξη. Τα κύρια εμπόδια για τις αναπτυσσόμενες χώρες σε άνυδρες περιοχές συντελούνται από αυθαίρετη αστικοποίηση και περιορισμένους υδάτινους πόρους. Ο εντοπισμός κατάλληλων θέσεων και η κατασκευή φραγμάτων αποτελεί στρατηγική προτεραιότητα των χωρών για να διατηρούν και να αποθηκεύουν νερό. Πρόσφατες εξελίξεις στην τηλεπισκόπηση (Remote Sensing - RS), το γεωγραφικό σύστημα πληροφοριών (GIS) και τις τεχνικές μηχανικής μάθησης (Machine Learning - ML) παρέχουν πολύτιμα εργαλεία για την παραγωγή ενός χάρτη καταλληλότητας θέσης φράγματος (Dam Site Suitability Map - DSSM). Σε αυτήν την έρευνα, αναπτύχθηκε μια υβριδική τεχνική λήψης αποφάσεων μέσω GIS, που υποστηρίζεται από αλγόριθμο ML, για τον προσδιορισμό της καταλληλότερης θέσης κατασκευής ενός νέου φράγματος για τη Σάρτζα (Sharjah), μία από τις μεγαλύτερες πόλεις των Ηνωμένων Αραβικών Εμιράτων. Έχουν αναπτυχθεί εννέα θεματικά επίπεδα για την προετοιμασία του DSSM, ήτοι οι βροχοπτώσεις, η πυκνότητα αποστράγγισης (DSD), η γεωμορφολογία, η γεωλογία, ο αριθμός καμπύλης απορροής (CN), το ολικό διαλυμένο στερεό (TDS), το υψόμετρο, οι κλίσεις και οι μεγάλες ρηγματώσεις. Οι δείκτες στάθμισης των θεματικών επιπέδων προσδιορίστηκαν μέσω της αναλυτικής ιεραρχικής διαδικασίας (AHP), η οποία υποστηρίζεται από διάφορες τεχνικές ML, όπου η καλύτερη τεχνική ML που δοκιμάστηκε ήταν η μέθοδος Random Forest με ακρίβεια 76%. Οι κατακρημνίσεις και η πυκνότητα αποστράγγισης ήταν οι πιο σημαντικοί παράγοντες που επηρέασαν το DSSM. Το DSSM που αναπτύχθηκε, επικυρώθηκε χρησιμοποιώντας υπάρχοντα φράγματα σε όλη τη περιοχή μελέτης, όπου το DSSM παρέχει ακρίβεια 83% για φράγματα που βρίσκονται στις υψηλές και μέτριες ζώνες. Αναγνωρίστηκαν τρεις σημαντικές τοποθεσίες ως κατάλληλες θέσεις για την κατασκευή νέων φραγμάτων στη Sharjah. Η προσέγγιση που υιοθετείται σε αυτήν τη μελέτη μπορεί να εφαρμοστεί για οποιαδήποτε άλλη τοποθεσία παγκοσμίως για τον εντοπισμό εν δυνάμει θέσεων φράγματος.

'''Αντικείμενο μελέτης:'''
* Διερεύνηση κατάλληλων ζωνών για την κατασκευή φράγματος στη Sharjah υπό του άξονα της διαχείρισης των αναπληρωμένων υδατικών πόρων
* Προσδιορισμός και χαρτογράφηση γεωλογικών, γεωμορφολογικών και κλιματολογικών παραγόντων και ανάδειξη της σταθμισμένης σχέσης τους στην απόφαση για την καταλληλότερη τοποθεσία για κατασκευή φράγματος
* Χρήση τεχνικών ML, AHP και μιας ανάλυσης σταθμισμένης αλληλεπίθεσης για την προετοιμασία ενός DSSM
* Εκτέλεση μιας ανάλυσης ευαισθησίας για τον προσδιορισμό παραγόντων που καθορίζουν τις κατάλληλες τοποθεσίες για κατασκευή φράγματος
* Επικύρωση του αποτελέσματος του DSSM μέσω ήδη υπαρχόντων φραγμάτων στη Sharjah

'''Περιοχή μελέτης:''' Η μελέτη εκπονείται για τη Sharjah (Εικόνα 1), το μεγαλύτερο εμιράτο στα ΗΑΕ. Η Sharjah καλύπτει έκταση 2590 km2, που είναι περίπου 3,3% της συνολικής έκτασης των ΗΑΕ. Η Sharjah εκτείνετε σε δύο ακτές: στον Αραβικό Κόλπο στα δυτικά και στον Κόλπο του Ομάν στα ανατολικά.

'''Μεθοδολογία:'''
* Συλλογή ανεπεξέργαστων δεδομένων που απαιτούνται για την ανάπτυξη των θεματικών επιπέδων της περιοχής μελέτης. Ήταν απαραίτητα η συλλογή δεδομένων από ένα κατάλληλο πρόγραμμα απεικόνισης και τα ιστορικά αρχεία κλιματολογικών δεδομένων. Επιπλέον, πραγματοποιήθηκε συλλογή δεδομένων πεδίου για τη μέτρηση της ποιότητας των υπόγειων υδάτων.
* Επεξεργασία των πρωτογενών δεδομένων για τη δημιουργία θεματικών επιπέδων. Αναπτύχθηκαν εννέα θεματικά επίπεδα για την περιοχή μελέτης (Εικόνα 3): βροχόπτωση, DSD, γεωμορφολογία, γεωλογία, CN, ολικό διαλυμένο στερεό, υψόμετρο, κλίση και μεγάλες ρηγματώσεις. Χρησιμοποιήθηκαν διάφορες τεχνικές επεξεργασίας και στατιστικοί αλγόριθμοι σε χωρικό πλαίσιο για την ανάπτυξη αυτών των θεματικών επιπέδων.
* Επεξεργασία όλων των θεματικών επιπέδων για τη μοντελοποίηση και τη χαρτογράφηση της καταλληλότερης τοποθεσίας φράγματος στη Sharjah. Δεδομένου ότι οι μονάδες κάθε θεματικού παράγοντα είναι διαφορετικές, ο συνδυασμός και η σύζευξη των θεματικών παραγόντων δεν μπορεί να εφαρμοστεί. Επομένως, όλα τα θεματικά επίπεδα τυποποιήθηκαν ανακατατάσσοντας το καθένα σε πέντε κατηγορίες μέσω της μεθόδου φυσικών ορίων (Jenks). Κάθε κατηγορία βαθμονομήθηκε σε μια κλίμακα από ένα έως εννέα ανάλογα με τη σχέση του με μια κατάλληλη τοποθεσία για κατασκευή φράγματος. Ακολουθήθηκαν δύο βασικές προσεγγίσεις για τον προσδιορισμό της στάθμισης, δηλαδή των τεχνικών AHP και ML. Η μοντελοποίηση AHP εξαρτάται κυρίως από τον προσδιορισμό του βάρους σύμφωνα με τη βιβλιογραφία και τη γνώμη των εμπειρογνωμόνων. Αντίθετα, η προσέγγιση ML εξαρτάται από πραγματικά δεδομένα εδάφους σχετικά με τα διαθέσιμα υπόγεια ύδατα στην περιοχή μελέτης. Ισορροπώντας τις δύο προσεγγίσεις προέκυψε ένας νέος δείκτης στάθμισης για τα θεματικά επίπεδα (Πίνακας 1). Η νέα στάθμιση χρησιμοποιήθηκε για τη δημιουργία του DSSM για το Sharjah ακολουθώντας την παρακάτω εξίσωση:
[[Αρχείο:As20120_arthro5_formula1.JPG | center |]]
όπου k = στοιχείο του συνόλου θεματικών επιπέδων, f = σύνολο όλων των θεματικών επιπέδων, W = βάρος κάθε θεματικού επιπέδου και r = βαθμολογία των υποκατηγοριών κάθε θεματικού επιπέδου.
* Επικύρωση του DSSM συγκρίνοντας με υπάρχοντα φράγματα στην περιοχή μελέτης, όπου η στάθμιση μπορεί να ρυθμιστεί ώστε να επιτευχθεί ακρίβεια. Οι ροές αποστράγγισης (διανυσματική μορφή) ,τελικά, επικαλύφθηκαν με το DSSM για την επιλογή των καταλληλότερων θέσεων για φράγματα στη Sharjah.

'''Αποτελέσματα:'''
* Η πολύ υψηλή ζώνη βρίσκεται στο βορειοανατολικό τμήμα της Sharjah. Οι ιδιότητες των παραμέτρων εισόδου περιλαμβάνουν κλίση περίπου 3%, υψόμετρο στα 130 m, γεωλογία άμμου, γεωμορφολογία υψηλών αμμόλοφων, πυκνότητα αποστράγγισης 0,21 ανά km2 και βροχόπτωση περίπου 85-90 mm για την κατηγοριοποιημένη περιοχή. Η γειτονική περιοχή αυτής της θέσης έχει ήδη χρησιμοποιηθεί για την κατασκευή του φράγματος Falajalamala που βρίσκεται στο εμιράτο Umm Al-Quwain και έχει χωρητικότητα αποθήκευσης 0,068 εκατομμύρια m3.
* Το ανατολικό τμήμα της Sharjah χαρακτηρίζεται ως μια πολύ κατάλληλη τοποθεσία λόγω των ικανοποιητικών ιδιοτήτων αποστράγγισης και γεωλογίας. Αντίθετα, το δυτικό τμήμα της Sharjah χαρακτηρίζεται ως μια πολύ ή μέτρια κατάλληλη τοποθεσία για κατασκευή φράγματος από το μοντέλο AHP.
* Προτείνονται τρεις τοποθεσίες για την κατασκευή φράγματος: Τοποθεσίες Α, Β και Γ (Εικόνα 4). Οι τοποθεσίες Α και Β έχουν κατηγοριοποιηθεί ως πολύ κατάλληλες περιοχές σύμφωνα με το μοντέλο AHP. Η τοποθεσία C προκύπτει ως εξαιρετικά κατάλληλη περιοχή για κατασκευή φράγματος.
* Το φράγμα Shokah με χωρητικότητα αποθήκευσης 0,275 εκατομμύρια m3 έχει ήδη κατασκευαστεί στη ροή πρώτης τάξης της προτεινόμενης τοποθεσίας A. Έτσι, λαμβάνοντας υπόψη όλους τους παράγοντες, η θέση προτάθηκε στη τομή της δεύτερης και τρίτης τάξης ροών. Η τοποθεσία Α δέχεται περίπου 84 mm βροχόπτωσης και έχει υψηλή γεωμορφολογία αμμόλοφων και ιλυώδης γεωλογία. Η πυκνότητα αποστράγγισης είναι κοντά στα 0,34 ανά km2 και το TDS κυμαίνεται μεταξύ 1400–1430 mg / L.
* Η τοποθεσία Β προτάθηκε στη τομή της δεύτερης και τρίτης τάξης ροών. Το φράγμα Koderah έχει ήδη κατασκευαστεί στο παρακείμενο ρεύμα, οπότε επιλέχθηκε ένα παράλληλο σημείο σύνδεσης για κατασκευή φράγματος. Η μέση βροχόπτωση για την προτεινόμενη τοποθεσία είναι περίπου 85 mm, η πυκνότητα αποστράγγισης είναι 0,44 ανά km2, το TDS είναι 1550 mg / L και το υψόμετρο είναι 122 m.
* Η τοποθεσία C προτάθηκε στη τομή των ροών τρίτης και τέταρτης τάξης που εμπίπτουν σε μια πολύ κατάλληλη περιοχή. Στη περιοχή παρατηρείται βροχόπτωση 82 mm, αποστράγγιση 0,4 ανά km2, γεωμορφολογία υψηλών αμμόλοφων και άμμο ως γεωλογική δομή.

'''Συμπεράσματα:''' Το αποτέλεσμα αυτής της έρευνας, που παρουσιάζεται στην Εικόνα 4, παρέχει έναν οδηγό για ερευνητές και ενδιαφερόμενους μηχανικούς για τον προσδιορισμό της καταλληλότερης τοποθεσίας για την κατασκευή νέων φραγμάτων στην περιοχή μελέτης. Η τεχνική που αναπτύχθηκε μπορεί να χρησιμοποιηθεί παράλληλα με τις παραδοσιακές προσεγγίσεις για τον προσδιορισμό νέων τοποθεσιών για την κατασκευή φράγματος καθώς αυξάνει την αποδοτικότητα και εξοικονομεί χρόνο και πόρους. Η μελλοντική έρευνα θα μπορούσε να επικεντρωθεί στη σύγκριση άλλων τεχνικών λήψης αποφάσεων έναντι των αλγορίθμων ML. Επιπλέον, θα μπορούσαν να εφαρμοστούν πρόσθετες μελέτες για το συσχετισμό της βέλτιστης χωρητικότητας του πρόσφατα προτεινόμενου φράγματος με GIS και RS.

[[category:Επιλογή περιοχών για τεχνητές λίμνες]]

Ανάλυση χρονοσειρών της επιφάνειας του αδιαπέρατου στρώματος που προκαλείται λόγω της αστικοποίησης

2021-01-19T14:45:07Z

Achilleas Stamatiadis: Νέα σελίδα με '[[Εικόνα:as2021_arthro7_eikona1.png | thumb | right | Εικόνα 1. Η περιοχή μελέτης: Kunming, Κίνα, και τα γεωγραφικά χαρα...'

[[Εικόνα:as2021_arthro7_eikona1.png | thumb | right | Εικόνα 1. Η περιοχή μελέτης: Kunming, Κίνα, και τα γεωγραφικά χαρακτηριστικά της]]
[[Εικόνα:as2021_arthro7_eikona2.png | thumb | right | Εικόνα 2. Επικύρωση ακρίβειας εξαγωγής ISA]]
[[Εικόνα:as2021_arthro7_eikona3.png | thumb | right | Εικόνα 3. Χωρο-χρονική κατανομή αδιαπέρατης επιφάνειας το 1988 (a), 1992 (b), 1994 (c), 1996 (d), 1999 (e), 2001 (f), 2004 (g), 2008 (h), 2010 (i), 2013 (j), 2015 (k) και 2017 (l)]]
[[Εικόνα:as2021_arthro7_eikona4.png | thumb | right | Εικόνα 4. Αποτελέσματα μετατροπής της λεκάνης απορροής της λίμνης Dianchi και μέσος ετήσιος ρυθμός ανάπτυξης αδιαπέρατης επιφανείας της λεκάνης απορροής της λίμνης Dianchi από το 1988 έως το 2017. (Σημείωση: το (a) αντιπροσωπεύει τα αποτελέσματα μετατροπής της λεκάνης απορροής της λίμνης Dianchi · το (b) αντιπροσωπεύει τον μέσο ετήσιο ρυθμό ανάπτυξης της αδιαπέρατης επιφάνειας)]]

'''Αντικείμενο Εφαρμογής:''' Ανάλυση χρονοσειρών της επιφάνειας του αδιαπέρατου στρώματος που προκαλείται λόγω της αστικοποίησης στη λεκάνη απορροής της λίμνης Dianchi την περίοδο 1988-2017

'''Πρωτότυπος Τίτλος:''' '' 'A time-series analysis of urbanization-induced impervious surface area extent in the Dianchi Lake watershed from 1988–2017' ''

'''Συγγραφείς:''' Kun Yang(1),(2), Meie Pan(1),(2),(3), Yi Luo(1),(2),(3), Kexin Chen(1), Yisong Zhao(3) and Xiaolu Zhou(4)

''
(1) School of Information Science and Technology, Yunnan Normal University, Yunnan, Kunming, China
(2) GIS Technology Research Center of Resource and Environment in Western China, Ministry of Education, Yunnan Normal University, Yunnan, Kunming, China
(3) School of Tourism and Geographical Science, Yunnan Normal University, Yunnan, Kunming, China
(4) Department of Geology and Geography, Georgia Southern University, Statesboro, GA, USA''

'''Πηγή:''' International Journal of Remote Sensing, Volume 40, 2019 - Issue 2 [https://doi.org/10.1080/01431161.2018.1516312 (1)]

'''Λέξεις Κλειδιά:''' Αστικοποίηση, Λεκάνη απορροής, Τηλεπισκόπηση, Ανάλυση χρονοσειρών, Λίμνη Dianchi

'''Περίληψη:''' Η κινεζική αστικοποίηση έχει τραβήξει ευρέως την προσοχή από τις αρχές του 21ου αιώνα. Η κατανόηση της αστικής επέκτασης σε μια λεκάνη απορροής, συμπεριλαμβανομένων πόλεων διαφορετικών μεγεθών, είναι σημαντική για τη βελτίωση της τρέχουσας γνώσης μας σχετικά με την αστική έκταση και τον αντίκτυπό της στον υδρολογικό κύκλο, τη διαχείριση των υδάτων, τα ισοζύγια επιφανειακής ενέργειας και τη βιοποικιλότητα. Η αδιαπέρατη επιφάνεια (Impervious Surface Area - ISA) μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως συνθετικός ποσοτικός δείκτης για να αντικατοπτρίσει την ένταση της μετατροπής των φυσικών οικοσυστημάτων σε αστικά οικοσυστήματα. Είναι σημαντικό να κατανοήσουμε τα πρότυπα και τα χαρακτηριστικά του ISA, τα οποία απαιτούν μακροπρόθεσμα δεδομένα επιφανειακής διαπερατότητας σε υψηλή χωρική και χρονική ανάλυση. Οι προηγούμενες μέθοδοι εκτίμησης ISA επικεντρώνονταν κυρίως στις φασματικές διαφορές μεταξύ του ISA και άλλων καλύψεων γης και οι περισσότερες μελέτες τείνουν να χρησιμοποιούν μία ή μερικές εικόνες χωρίς να λαμβάνουν πλήρως υπόψη τη μακροχρόνια σειρά του χρονικού πεδίου των ανακλαστικών δεδομένων σε εικόνες τηλεπισκόπησης. Αυτό, ανέδειξε την λεκάνη απορροής της λίμνης Dianchi ως περιοχή μελέτης περίπτωσης για να δείξει τα χαρακτηριστικά αλλαγής του ISA στο πλαίσιο των φυσικών και πολιτιστικών συνθηκών. Πρώτον, λήφθηκαν περισσότερες από διακόσιες εικόνες Landsat (από το 1988 έως το 2017) μέσω της διαδικτυακής πύλης United States Geological Survey (USGS). Δεύτερον, ο βελτιωμένος δείκτης συσσώρευσης κανονικοποιημένης διαφοράς (INDBI) και ο αλγόριθμος γραμμικής φασματικής ανάλυσης μείγματος (LSMA) συνδυάστηκαν για να εφαρμόσουν τη μέθοδο σε μια σειρά χαρτών ISA της λεκάνης απορροής της λίμνης Dianchi σε ετήσια ανάλυση. Τρίτον, τα χαρακτηριστικά έκτασης ISA της λεκάνης απορροής της λίμνης Dianchi αναλύθηκαν από πτυχές τάσης και μοτίβων. Τα αποτελέσματα δείχνουν ότι η προτεινόμενη μέθοδος ήταν εξαιρετικά αξιόπιστη για τον εντοπισμό και το χαρακτηρισμό της αλλαγής, με εξαγόμενη ακρίβεια ISA 92,51%, με βάση ένα δείγμα ανεξάρτητων σημείων επικύρωσης. Η λεκάνη απορροής της λίμνης Dianchi έχει αρχίσει να υιοθετεί στρατηγικές αστικοποίησης, όπως τις «Rashly Advancing» και «Great Leap Forward».

'''Αντικείμενο μελέτης:''' Η αστικοποίηση είναι η πιο σημαντική διαδικασία των ανθρώπινων δραστηριοτήτων από τον εικοστό αιώνα. Μια τέτοια διαδικασία έρχεται με μια συνεχή επέκταση της αδιαπέρατης επιφάνειας, η οποία είναι το κυρίαρχο τοπίο στις πόλεις. Πάνω από το μισό του πληθυσμού της Γης (54,00%) ζει σε αστικές περιοχές και το ποσοστό αυτό αναμένεται να αυξηθεί σε 66,00% έως το 2050. Η αδιαπέρατη επιφάνεια αποτελείται κυρίως από αστικούς δρόμους, χώρους στάθμευσης, πλατείες πόλεων, στέγες κτιρίων και άλλες υποδομές. Η παρουσία αδιαπέρατης επιφάνειας, ως ανθρωπογενές αντικείμενο, εμποδίζει τη διείσδυση επιφανειακών υδάτων στο έδαφος και συνεπώς διακόπτει την αλληλεπίδραση μεταξύ της αστικής επιφάνειας και των υπόγειων υδρολογικών συστημάτων. Ταυτόχρονα, μια αδιαπέρατη επιφάνεια είναι ένας από τους κύριους παράγοντες που οδηγεί στην επιδείνωση της ποιότητας του νερού. Ωστόσο, η αντίφαση μεταξύ της ζήτησης για ένα πράσινο και υγιές οικολογικό περιβάλλον και την επιδείνωση του αστικού οικολογικού περιβάλλοντος γίνεται όλο και πιο έντονη. Προηγούμενη έρευνα έχει επισημάνει ότι όταν η έκταση του ISA είναι μικρότερη από 10,00%, η επίδραση της αδιαπέρατης επιφάνειας στο υδάτινο περιβάλλον είναι ελάχιστη, όταν το ISA αυξάνεται σε εύρος μεταξύ 10,00% και 25,00%, η επίδραση στο υδάτινο περιβάλλον είναι σημαντική, και όταν το ISA είναι μεγαλύτερο από 25,00%, η υποβάθμιση του υδάτινου περιβάλλοντος γίνεται μη αναστρέψιμη. Ως εκ τούτου, είναι επιτακτική ανάγκη να διερευνηθεί ο ρυθμός και η κλίμακα της αστικοποίησης ως τρόπος παρακολούθησης της περιβαλλοντικής βιωσιμότητας. Συγκεκριμένα, η διερεύνηση της διαδικασίας χωροχρονικής αλλαγής αδιαπέρατων επιφανειών είναι απαραίτητη προκειμένου να μοντελοποιηθεί η τάση της επέκτασης. Με αυτόν τον τρόπο, μπορεί να παρασχεθεί υποστήριξη αποφάσεων για τον πολεοδομικό σχεδιασμό και την ανάπτυξη της πόλης, καθώς και μια θεωρητική βάση για την προστασία του περιβάλλοντος και τη διακυβέρνηση. Σε αυτήν τη μελέτη, συνδυάζεται η γραμμική φασματική ανάλυση μείγματος (LSMA) και ο βελτιωμένος δείκτης συσσώρευσης κανονικοποιημένης διαφοράς (INDBI) για να εξαγάγουμε την ιστορική αδιαπέρατη επιφάνεια και να αναλύσουμε τα μοτίβα αλλαγών με την πάροδο του χρόνου στην λεκάνη απορροής της λίμνης Dianchi. Το INDBI μπορεί να αποτρέψει τη βλάστηση και τη γυμνή γη να επηρεάσει αρνητικά την ακρίβεια εξαγωγής ISA. Εν τω μεταξύ, προβλήματα όπως σύνθετα φασματικά χαρακτηριστικά και μικτά εικονοστοιχεία που οδηγούν σε ανώμαλο φάσμα μπορούν να επιλυθούν αποτελεσματικά χρησιμοποιώντας LSMA. Επιπλέον, αναλύεται το χωρικό και χρονικό σχέδιο των χαρακτηριστικών αστικής επέκτασης στο πλαίσιο των φυσικών και ανθρώπινων περιβαλλοντικών συνθηκών.

'''Περιοχή μελέτης:''' Η περιοχή μελέτης βρίσκεται στο νοτιοδυτικό τμήμα της πρωτεύουσας της επαρχίας Yunnan, το Kunming. Υπάρχουν άφθονοι πόροι στη λεκάνη απορροής της λίμνης Dianchi, με μέγεθος λεκάνης περίπου 2.843,16 km2, το οποίο οδήγησε στην ίδρυση της πόλης Kunming στο οροπέδιο Yunnan-Guizhou. Η λίμνη Dianchi είναι η μεγαλύτερη λίμνη στη νοτιοδυτική Κίνα και η έκτη μεγαλύτερη λίμνη γλυκού νερού στην Κίνα. Η λίμνη καλύπτει έκταση 330 km2 και έχει μέσο βάθος 5 m.

'''Μεθοδολογία:'''
* Πηγή δεδομένων εικόνων τηλεπισκόπησης - Πάνω από 200 εικόνες Landsat Thematic Mapper (TM) / Landsat Operational Land Imager (OLI) από το 1988 έως το 2017 και τα δεδομένα του Global Digital Elevation Model (GDEM) λήφθηκαν από την επίσημη ιστοσελίδα «United States Geological Survey» (USGS). Αναφορικά με την ποιότητα των εικόνων, χρειάστηκε να φιλτραριστούν ορισμένες εικόνες με έντονη κάλυψη από σύννεφα ή άλλο θόρυβο. Στη συνέχεια, λαμβάνοντας υπόψη τη διαφορά φάσματος μεταξύ αντικειμένων και βλάστησης, επιλέχθηκαν όσο το δυνατόν περισσότερες καλοκαιρινές εικόνες για να διαμορφώσουν το τελικό μωσαϊκό.
* Βελτιωμένος δείκτης συσσώρευσης κανονικοποιημένης διαφοράς (INDBI) - Προηγούμενη μελέτη προτείνει τον συνδυασμό NDBI και NDVI για την εξαγωγή αστικών οικοδομικών εκτάσεων, τα οποία μπορούν να αφαιρέσουν περιοχές που καλύπτονται από πράσινη βλάστηση και να βελτιώσουν την ακρίβεια της εξαγωγής της αδιαπέρατης επιφανείας. Ωστόσο, επειδή η γυμνή γη και η αστική γη έχουν παρόμοιες τιμές ανακλαστικότητας στο βραχυκυματικό υπέρυθρο και στο εγγύς υπερύθρο κανάλι, η παρουσία γυμνού εδάφους μπορεί να μειώσει την ακρίβεια ταξινόμησης κατά την εξαγωγή αδιαπέραστης επιφάνειας. Σε αυτήν τη μελέτη, η μέθοδος NDBI-NDVI βελτιώνεται για την αποτελεσματική εξάλειψη του αντίκτυπου της γυμνής γης. Ο τύπος του αλγορίθμου INDBI είναι ο εξής:
[[Αρχείο:As20120_arthro7_formula1.JPG‎]]
όπου ρ είναι η κανονικοποιημένη τιμή για τη διάκριση γυμνού εδάφους.
* Γραμμικό φασματικό μεικτό μοντέλο - Η γραμμική φασματική ανάλυση είναι μια κοινώς χρησιμοποιούμενη μέθοδος σε μεικτό φασματικό διαχωρισμό. Σχεδόν όλα τα εικονοστοιχεία μπορούν να αποτελούνται από καθαρούς γραμμικούς συνδυασμούς εικονοστοιχείων στις περισσότερες υπερ-φασματικές εικόνες τηλεπισκόπησης. Η φασματική ενέργεια μέσα στα μεικτά εικονοστοιχεία δεν επηρεάζεται από αυτή των άλλων. Γίνεται η υπόθεση ότι η ανακλαστικότητα ενός εικονοστοιχείου σε κάθε φασματική ζώνη είναι ένας γραμμικός συνδυασμός της χαρακτηριστικής ανακλαστικότητας κάθε στοιχείου τελικού μέλους και των αντίστοιχων αναλογιών τους. Το μαθηματικό μοντέλο εκφράζεται ως εξής:
[[Αρχείο:As20120_arthro7_formula2.JPG‎]]
* Το χαρακτηριστικό της τάσης της μεθόδου ανάλυσης ISA - Η αδιαπέραστη επιφανειακή κάλυψη (ISC) και ο μέσος ετήσιος ρυθμός ανάπτυξης αδιαπέρατης επιφάνειας (GR) χρησιμοποιούνται για να αποκαλύψουν την τάση που χαρακτηρίζει το ISA στην λεκάνη απορροής της λίμνης Dianchi. Το ISC αναφέρεται στην αναλογία της αδιαπέραστης επιφάνειας προς τη συνολική περιοχή ενδιαφέροντος. Κάθε τμήμα της λεκάνης απορροής μπορεί να υπολογιστεί ως εξής:
[[Αρχείο:As20120_arthro7_formula3.JPG‎]]
* Η μέση ετήσια αδιαπέρατη επιφάνεια GR μπορεί να αποδώσει την ανάπτυξη της έντασης αστικοποίησης σε χωρο-χρονική κλίμακα. Σε αυτή την έρευνα χρησιμοποίηθηκε μια προσέγγιση σύγκρισης με βάση την ταξινόμηση για να εξεταστεί η επέκταση ISA με βάση τα εξαγόμενα δεδομένα αδιαπέρατης επιφάνειας από το 1988 έως το 2017. Ο μέσος ετήσιος ρυθμός αύξησης της αδιαπέρατης επιφάνειας (km2 ανά έτος ) λήφθηκε ως εξής:
[[Αρχείο:As20120_arthro7_formula4.JPG‎]]
* Το μοτίβο της μεθόδου ανάλυσης αστικοποίησης - Το επίπεδο αδιαπέρατης επιφάνειας (ISCL) κατατάχθηκε σε τέσσερις κατηγορίες ανάλογα με τα χαρακτηριστικά κατανομής του ISC στην λεκάνη απορροής της λίμνης Dianchi. Για την άμεση απεικόνιση της διαδικασίας αλλαγής της αδιαπέρατης επιφάνειας στην λεκάνη απορροής της λίμνης Dianchi, χωρίστηκε η μετατροπή της αδιαπέρατης επιφάνειας σε επτά κύριες κατηγορίες. Για άμεση απεικόνιση του μέσου ετήσιου ρυθμού αύξησης της αδιαπέρατης επιφάνειας στην λεκάνη απορροής της λίμνης Dianchi, ο ρυθμός αύξησης της αδιαπέρατης επιφάνειας χωρίστηκε σε τέσσερις κύριες κατηγορίες.

'''Αποτελέσματα:'''
* Τα αποτελέσματα της έρευνας δείχνουν ότι το ποσοστό ISA της λεκάνης απορροής της λίμνης Dianchi αυξήθηκε ραγδαία από 1,84% το 1988 σε 34,32% το 2017. Η χωρική κατανομή ISA στη λεκάνη απορροής της λίμνης Dianchi το 2017 δείχνει ότι μια υψηλή πυκνότητα του ISA περικλείει τη λίμνη Dianchi από τρεις πλευρές (βόρεια, ανατολικά και νότια). Αυτοί οι τύποι ανάπτυξης ταχείας ταχύτητας και ευρείας διανομής θα έχουν μεγάλο αντίκτυπο στο περιβάλλον της λίμνης Dianchi.
* Τα αποτελέσματα της ανάλυσης έδειξαν ότι πριν από το 1999, βόρεια του Dianchi, η πυκνότητα της αστικής περιοχής ήταν χαμηλή, από το 1999 έως το 2017, η πυκνότητα και η ποσότητα των κατασκευασμένων στοιχείων αυξήθηκαν δραματικά. Υπήρχε μόνο ένας αστικός πυρήνας πριν από το 2001 (η κύρια αστική περιοχή Kunming), αλλά 16 χρόνια αργότερα, είχαν αναπτυχθεί τρεις αστικοί πυρήνες (οι κύριες αστικές περιοχές Haikou, Chenggong και Jinning).
* Μέσα σε 30 χρόνια, το 18,19% της φυσικής περιοχής διαμορφώθηκε σε αστικές περιοχές χαμηλής πυκνότητας. Το μοντέλο ανάπτυξης κάλυψε ολόκληρη την λεκάνη απορροής της λίμνης Dianchi. Περίπου 10,88% της φυσικής περιοχής διαμορφώθηκε σε αστικές περιοχές υψηλής πυκνότητας. Το μοντέλο ανάπτυξης κάλυψε την περιοχή γύρω από τη λίμνη Dianchi. Περίπου 6,93% της φυσικής περιοχής διαμορφώθηκε σε αστικές περιοχές μεσαίας πυκνότητας. Το μοντέλο ανάπτυξης κάλυψε κυρίως περιοχές βορειοανατολικά και νοτιοανατολικά της λίμνης Dianchi.
* Κατά το 1988, η πυκνότητα των κατασκευών στην λεκάνη απορροής της λίμνης Dianchi ήταν πολύ χαμηλή. Υπήρχε μια μικρή ποσότητα κατασκευών χαμηλής πυκνότητας και μέσης πυκνότητας, και σχεδόν καθόλου κατασκευές υψηλής πυκνότητας. Το ISA στη λεκάνη απορροής της λίμνης Dianchi αυξήθηκε ραγδαία από 47,45 km2 το 1988 σε 649,86 km2 το 2017. Ο ετήσιος συνολικός ρυθμός ανάπτυξης του ISA ήταν πάνω από 21,31 km2 ανά έτος, και ειδικά, ο ετήσιος ρυθμός ανάπτυξης ISA από το 2004 έως το 2017 ήταν υψηλότερος από 38,00 km2 ανά έτος.
* Από την ανάλυση των επιπτώσεων της ανύψωσης και της κλίσης στην κατανομή ISA και τη δυναμική αλλαγή στην λεκάνη απορροής της λίμνης Dianchi προέκυψαν τα εύρη ανύψωσης, τα οποία ομαδοποιήθηκαν σε πέντε κατηγορίες: 1.652m – 1.898m, 1.898m – 2.084m, 2.084m – 2.219m, 2.219m – 2.416m, και > 2.416 m. Οι περιοχές κλίσης ομαδοποιήθηκαν επίσης σε πέντε κατηγορίες: <5 °, 5 – 11 °, 11 – 17 °, 17 – 23 ° και > 23 °. Το ποσό ISA για κάθε υψόμετρο και κλίση υπολογίστηκε με βάση τα δεδομένα ISA και την ομαδοποιημένη ανύψωση και κλίση.

'''Συμπεράσματα:''' Προηγούμενες μελέτες δεν έχουν αναλύσει τις τάσεις και τα μοτίβα επέκτασης ISA που προκαλούνται από αστικοποίηση σε μεγάλη χωρο-χρονική κλίμακα σε αυτήν την περιοχή. Ένας από τους κύριους λόγους είναι ότι η περιοχή της έρευνας είναι χαμηλού υψομέτρου και σε μια περιοχή οροπέδιου, και η διαθεσιμότητα επαρκών δεδομένων εικόνας υψηλής ανάλυσης είναι περιορισμένη λόγω της συνηθισμένης κάλυψης σύννεφων, η οποία συνήθως εμποδίζει την εξαγωγή του ISA. Το άλλο είναι ότι η περιοχή έρευνας βρίσκεται στα νοτιοδυτικά σύνορα της Κίνας, ο ρυθμός αστικοποίησης αυτής της περιοχής ήταν αργός πριν από το 2004 και ο ρυθμός αστικοποίησης στην επαρχία Yunnan είναι σημαντικά χαμηλότερος από άλλες περιοχές. Αυτή η έρευνα επιδίωξε να βελτιώσει την ακρίβεια και την αποτελεσματικότητα της εξαγωγής του ISA και να αναλύσει τα μεταβαλλόμενα χαρακτηριστικά του ISA στο πλαίσιο της αστικοποίησης της Κίνας. Τα αποτελέσματα της έρευνας δείχνουν ότι η προτεινόμενη μέθοδος για την εξαγωγή του ISA της λεκάνης απορροής της λίμνης Dianchi πέτυχε ακρίβεια 92,51%. Σε όλη την περιοχή της μελέτης, το συνολικό ISA κυμαινόταν από 47,45 km2 (1,67% αδιαπέρατη περιοχή το 1988) έως 649,86 km2 (22,87% αδιαπέρατη περιοχή το 2017). Η φυσική επιφάνεια της λεκάνης απορροής της λίμνης Dianchi μειώθηκε περίπου στα 1040,27 km2, με ρυθμό μετατροπής φυσικής επιφάνειας σε αδιαπέρατη επιφάνεια μέσης και υψηλής έντασης που αντιστοιχεί στο 65,01% και 7,54%, αντίστοιχα. Ο ετήσιος συνολικός ρυθμός ανάπτυξης ISA ήταν πάνω από 21,31 km2 το χρόνο. Ειδικά, ο ετήσιος ρυθμός αύξησης ISA από το 2004 έως το 2017 ήταν πάνω από 38,00 km2 το χρόνο. Οι κυβερνητικές πολιτικές αστικοποίησης μπορούν να αλλάξουν τις τάσεις στην αστική ανάπτυξη. Εν τω μεταξύ, τοπογραφικές συνθήκες όπως το υψόμετρο και η κλίση είναι σημαντικοί παράγοντες περιορισμού στην αστική επέκταση. Τα αποτελέσματα της έρευνας δείχνουν ότι η αστική ανάπτυξη στην λεκάνη απορροής της λίμνης Dianchi γνώρισε σημαντικές μεταβάσεις όσον αφορά την ένταση χρήσης γης τις τελευταίες τρεις δεκαετίες.

[[category:Χρήση]]

Αρχείο:As20120 arthro7 formula4.JPG

2021-01-19T14:40:52Z

Achilleas Stamatiadis:

Αρχείο:As20120 arthro7 formula3.JPG

2021-01-19T14:40:44Z

Achilleas Stamatiadis:

Αρχείο:As20120 arthro7 formula2.JPG

2021-01-19T14:40:36Z

Achilleas Stamatiadis:

Αρχείο:As20120 arthro7 formula1.JPG

2021-01-19T14:40:29Z

Achilleas Stamatiadis:

Αρχείο:As2021 arthro7 eikona4.png

2021-01-19T14:40:20Z

Achilleas Stamatiadis:

Αρχείο:As2021 arthro7 eikona3.png

2021-01-19T14:40:10Z

Achilleas Stamatiadis:

Αρχείο:As2021 arthro7 eikona2.png

2021-01-19T14:39:59Z

Achilleas Stamatiadis:

Αρχείο:As2021 arthro7 eikona1.png

2021-01-19T14:39:48Z

Achilleas Stamatiadis:

Τηλεπισκοπική παρακολούθηση της διαπερατότητας λεκανών απορροής πολλαπλών κλιμάκων για αστική υδρολογική αξιολόγηση

2021-01-19T14:24:46Z

Achilleas Stamatiadis: Νέα σελίδα με ' Εικόνα 1. Περιοχή μελέτης: Wuhan, Κίνα [[Εικόνα:as2021_arthro6_eikona2.png | th...'

[[Εικόνα:as2021_arthro6_eikona1.png | thumb | right | Εικόνα 1. Περιοχή μελέτης: Wuhan, Κίνα]]
[[Εικόνα:as2021_arthro6_eikona2.png | thumb | right | Εικόνα 2. Χάρτες αδιαπέρατων επιφανειών (ISA) από το 1987 ως το 2017 μέσω GEE]]
[[Εικόνα:as2021_arthro6_eikona3.png | thumb | right | Εικόνα 3. Χάρτης αστικών πλημμυρισμένων περιοχών με λεκάνες απορροής (A) η στάθμη του νερού είναι 0 m · (Β) η στάθμη του νερού είναι 5 m · (C) η στάθμη του νερού είναι 10 m · (D) η στάθμη του νερού είναι 15 m · (E) η στάθμη του νερού είναι 20 m · (F) η στάθμη του νερού είναι 25m (η στάθμη του νερού υπολογίζεται σε σχέση με το χαμηλότερο σημείο DEM)]]
[[Εικόνα:as2021_arthro6_eikona4.png | thumb | right | Εικόνα 4. Υδρογραφήματα της περιοχής για διαφορετική διαπερατότητα]]

'''Αντικείμενο Εφαρμογής:''' Τηλεπισκοπική παρακολούθηση της διαπερατότητας λεκανών απορροής πολλαπλών κλιμάκων για αστική υδρολογική αξιολόγηση

'''Πρωτότυπος Τίτλος:''' '' 'Remote sensing monitoring of multi-scale watersheds impermeability for urban hydrological evaluation' ''

'''Συγγραφείς:''' Zhenfeng Shao(1), Huyan Fu(1), Deren Li(1), Orhan Altan(2), Tao Cheng(1)

''
(1) State Key Laboratory for Information Engineering in Surveying, Mapping and Remote Sensing, Wuhan University, Wuhan 430079, China
(2) Department of Geomatics Engineering, Istanbul Technical University, Turkey''

'''Πηγή:''' Remote Sensing of Environment, Volume 232, October 2019, 111338 [https://doi.org/10.1016/j.rse.2019.111338 (1)]

'''Λέξεις Κλειδιά:''' Αδιαπέρατες επιφάνειες, Αστικό υδρολογικό περιβάλλον, Τηλεπισκόπηση, Λεκάνη απορροής, πόλεις-σφουγγάρια

'''Περίληψη:''' Η αστική αδιαπέρατη επιφανειακή κάλυψη αποτελεί μια σημαντική παράμετρο για την κατανόηση των επιπτώσεων του υδροπεριβάλλοντος στη διαδικασία αστικοποίησης. Οι αδιαπέρατες επιφάνειες έχουν αλλάξει τις αστικές υδρολογικές διεργασίες, τη χωρική και χρονική κατανομή των υδάτινων πόρων και την ποιότητα του υδάτινου περιβάλλοντος, και οδήγησαν σε αύξηση της συχνότητας και της έντασης των αστικών υδάτων. Λαμβάνοντας υπόψη τις επιπτώσεις της αύξησης της αδιαπέρατης επιφάνειας στο αστικό υδρολογικό περιβάλλον, υπάρχουν δύο προβλήματα στην τρέχουσα έρευνα και εφαρμογή: (1) η αστική υδρολογική μοντελοποίηση και ο λόγος στεγανότητας υπολογίζονται σύμφωνα με πολυεπίπεδες διοικητικές μονάδες και όχι λεκάνες απορροής, και (2) ολόκληρο το αστικό υδρολογικό περιβάλλον είναι ένα οργανικό σύνολο, αλλά το σύστημα αστικών λεκανών απορροής εντός μιας πόλης δεν έχει παρακολουθηθεί δυναμικά λαμβάνοντας υπόψη τις παρακείμενες λεκάνες απορροής. Λαμβάνοντας υπόψη αυτά τα δύο προβλήματα, τα κύρια καινοτόμα σημεία σε αυτό το ερευνητικό έργο περιλαμβάνουν: (1) πρώτα, ορίζονται οι αστικές λεκάνες απορροής πολλαπλών κλιμάκων και οι λόγοι στεγανότητας υπολογίζονται σε επίπεδο λεκάνης απορροής πολλαπλών κλιμάκων για αστική υδρολογική μοντελοποίηση, και (2) με βάση την ανάλυση του αστικού ψηφιακού υψομετρικού μοντέλου (DEM), λαμβάνοντας υπόψη τη διασύνδεση πολλαπλών συστημάτων αστικών υδάτων υπολογίζοντας τις δυναμικές αναλογίες στεγανότητας, παρακολουθείται η δυναμική επίδραση των αστικών βροχοπτώσεων και των απορροών σε ολόκληρο το αστικό υδρολογικό περιβάλλον. Τα αποτελέσματα δείχνουν ότι το συνολικό ποσοστό αδιαπέρατης επιφάνειας κάθε λεκάνης απορροής είναι ανάλογο με την απορροή. Το ποσοστό της αδιαπέρατης επιφάνειας φτάνει το 20% και η εκφόρτιση είναι υπερδιπλάσια από εκείνη όταν η διαπερατότητα είναι 4% Μπορεί να συναχθεί το συμπέρασμα ότι σε επίπεδο λεκάνης απορροής όσο υψηλότερος ο βαθμός αστικοποίησης, τόσο μπορεί να οδηγήσει σε μεγαλύτερη αλλαγή στη συνολική απορροή, και στη συντομότερη εμφάνιση της παροχής αιχμής.

'''Αντικείμενο μελέτης:''' Η αστική επέκταση, που στοιχειοθετείται από την ανάπτυξη αδιαπέρατων επιφανειών (Impervious Surface Areas - ISA) (π.χ. στέγες, πεζοδρόμια, χώρους στάθμευσης και δρόμους) συνοδεύεται από τη μείωση των φυσικών εδαφών (π.χ. γεωργικές εκτάσεις, δασικές εκτάσεις και υδάτινα σώματα). Οι αδιαπέρατες επιφάνειες αυξάνουν τη διάρκεια, την ένταση και την ταχύτητα των επιφανειακών απορροών, μειώνουν τη ροή και την αναπλήρωση των υπόγειων υδάτων και αυξάνουν τη συχνότητα και τον όγκο της πλημμυρικής αιχμής. Η αστική αδιαπέρατη επιφάνεια αλλάζει την λευκαύγεια, την ειδική εκπομπή (specific emissivity) και την τραχύτητα της επιφάνειας τροποποιώντας τη δομή της αστικής επιφάνειας. Τα τελευταία χρόνια, οι αστικές πλημμύρες έχουν γίνει παγκόσμια ανησυχία σε διάφορες πόλεις σε όλο τον κόσμο λόγω των σημαντικών αρνητικών επιπτώσεων στη δημόσια υγεία, την οικονομική ανάπτυξη και την ποιότητα ζωής, ιδίως σε αναπτυσσόμενες χώρες όπως η Κίνα, η Ινδία, το Μπαγκλαντές, το Νεπάλ. Η παραδοσιακή λύση στην αντιμετώπιση των αστικών υδάτων καταιγίδας είναι η δημιουργία ενός γκρίζου συστήματος αποχέτευσης και η αύξηση των δικτύων αποχέτευσης και των διαμέτρων των αποχετεύσεων ομβρίων για γρήγορη αποστράγγιση του νερού καταιγίδας και στη συνέχεια αποθήκευση του σε εγκαταστάσεις κατάντη (USEPA, 2000) . Ωστόσο, η ταχεία απόρριψη των ομβρίων υδάτων θα προκαλούσε τεράστια επιβάρυνση για το σύστημα αποχέτευσης, προκαλώντας αστικές πλημμύρες, διάβρωση των ποταμών, αύξηση των αιωρούμενων στερεών και ρύπανση βαρέων μετάλλων. Για να επιλυθεί το ζήτημα της αστικής υπερχείλισης, προτάθηκε η κατασκευή “πόλεων-σφουγγαριών” στην Κίνα σύμφωνα με τις αρχές του LID (Low Impact Development). Η πόλη-σφουγγάρι (Sponge City), μια νέα έννοια της διαχείρισης των αστικών υδάτων, αναφέρεται στην πόλη με καλή ευελιξία για προσαρμογή στις περιβαλλοντικές αλλαγές και για την αντιμετώπιση φυσικών καταστροφών που προκαλούνται από βροχή. Ωστόσο, μέχρι σήμερα, μελέτες σεναρίων LID περιορίστηκαν σε μικρές κλίμακες (π.χ. πολεοδομικά τετράγωνα). Ο πολεοδομικός σχεδιασμός και η αστική διαχείριση συνήθως χρησιμοποιούν τα πολιτικά όρια και ο σχεδιασμός και η ανοικοδόμηση των Sponge Cities βασίζονται επίσης στα διοικητικά όρια. Ωστόσο, ο αστικός κύκλος νερού και η απορροή επιφανείας δεν ακολουθούν τα διοικητικά όρια. Δεδομένης της αυξημένης επίδρασης της αδιαπέρατης επιφάνειας στο αστικό υδρολογικό περιβάλλον, υπάρχουν δύο προβλήματα στην τρέχουσα έρευνα και εφαρμογή: (1) Σε μια πόλη, η τρέχουσα έρευνα και εφαρμογή βασίζονται σε πολυεπίπεδες διοικητικές μονάδες, όπως η διοικητική περιφέρεια της πόλης (νομός), το οδικό δίκτυο ή η κοινότητα, ως μονάδα ανάλυσης προσομοίωσης ή στατιστικής ανάλυσης, αλλά όχι στο εσωτερικό υδατικό σύστημα της πόλης για τη μελέτη του αστικού υδρολογικού μοντέλου. Εάν το ποσοστό διαπερατότητας μετράται σύμφωνα με τις διοικητικές μονάδες πολλαπλών επιπέδων και όχι από τις λεκάνες απορροής, δεν μπορεί να αντικατοπτρίζει τα πραγματικά χαρακτηριστικά των υδρολογικών αλλαγών εντός της πόλης. (2) Ο τρέχων σχεδιασμός των Sponge Cities δεν λαμβάνει υπόψη το συγκεκριμένο σύστημα αστικών υδάτων στο οποία ανήκει η πόλη, ούτε αναλύεται και μοντελοποιείται ολόκληρο το αστικό υδρολογικό περιβάλλον στο σύνολό του. Η στατιστική μονάδα αδιαπερατότητας στον πολεοδομικό σχεδιασμό θα πρέπει να βασίζεται στην λεκάνη απορροής ή σε πολλές λεκάνες απορροής. Η χρήση διοικητικών τμημάτων για τον υπολογισμό της στεγανότητας έχει μόνο μαθηματική σημασία και δεν έχει φυσική και οικολογική αξία. Για παράδειγμα, η επιφάνεια του νερού της πόλης Wuhan αντιπροσωπεύει το ένα τέταρτο της συνολικής έκτασης της κατοικημένης περιοχής. Εάν ληφθεί υπόψη μόνο το αδιαπέραστο ποσοστό της οικισμένης περιοχής, το πρόβλημα της υψηλής στεγανότητας της γης δεν μπορεί να προβληθεί. Λαμβάνοντας υπόψη το μέγεθος των κεφαλαίων και τα έργα ανακαίνισης, η πιλοτική περιοχή επιλέγεται συνήθως ανάλογα με τις ανάγκες των αστικών κατασκευών και των διοικητικών τμημάτων. Η πιλοτική ζώνη χρησιμοποιεί τη στεγανότητα της πιλοτικής περιοχής για μοντελοποίηση και ανάλυση. Επειδή δεν είναι ούτε ένα πλήρες υδατικό σύστημα ούτε μέρος ενός συγκεκριμένου υδατικού συστήματος, οι αστικές υδρολογικές επιδράσεις του σχεδιασμού και της μοντελοποίησης είναι δύσκολο να θεωρηθούν, επιστημονικά, ως ένα πλήρες υδατικό σύστημα. Αυτή η μελέτη δίνει έμφαση στο ποσοστό διαπερατότητας των λεκανών απορροής πολλαπλών κλιμάκων και τις παίρνει ως εισόδους για την αστική υδρολογική μοντελοποίηση. Επομένως, σε αυτήν τη μελέτη, προτείνεται ένα μοντέλο παρακολούθησης απορροής υδάτινων λεκανών πολλαπλών επιπέδων που βασίζεται στην ανάλυση της δυναμικής αδιαπέρατης επιφάνειας από το 1987 έως το 2017 ανά πενταετία.

'''Περιοχή μελέτης:''' Η περιοχή μελέτης, η Wuhan, βρίσκεται στην ανατολική πεδιάδα Jianghan στο μεσαίο τμήμα της Κίνας στους μεσαίους κλάδους του ποταμού Yangtze στη διασταύρωση των ποταμών Yangtze και Han (Εικόνα 1). Η πόλη καλύπτει έκταση 8.494 km2 με πληθυσμό 10,02 εκατομμύρια. Η Wuhan γνώρισε ταχεία αστική επέκταση τις τελευταίες τρεις δεκαετίες. Είναι από τις πρώτες πόλεις- σφουγγάρια στην Κίνα.

'''Μεθοδολογία:''' Σε αυτή τη μελέτη, η λεκάνη απορροής ορίζεται ως μονάδα αξιολόγησης του αστικού υδρολογικού περιβάλλοντος. Η λεκάνη απορροής είναι μια περιοχή, η οποία παρέχει τη θεωρητική και τεχνική βάση για τον υπολογισμό της απορροής των υδάτων. Έχει ένα χαρακτηριστικό πολλαπλής κλίμακας, και τελικά αποτελεί το κυκλοφορικό σύστημα ολόκληρης της πόλης. Με βάση αυτήν τη μονάδα αξιολόγησης, ορίζουμε το ποσοστό διαπερατότητας της λεκάνης απορροής και εκείνο ολόκληρου του συστήματος κυκλοφορίας νερού. Η τηλεσκοπική παρακολούθηση των πολλαπλών κλιμάκων λεκανών απορροής επιτρέπει την υδρολογική αστική αξιολόγηση. Αναπτύχθηκε ένα μοντέλο παρακολούθησης πολλαπλών κλιμάκων σε αστικές στεγανές λεκάνες απορροής ως εξής:
* Πρώτον, χρησιμοποιήθηκε η υπηρεσία δεδομένων με βάση την πλατφόρμα GEE. Τα δεδομένα Landsat από το 1987 έως το 2017 χρησιμοποιήθηκαν για εξαγωγή χαρακτηριστικών και οι εικόνες VHR από το Google Earth χρησιμοποιήθηκαν ως δεδομένα εκπαίδευσης και επικύρωσης, και στη συνέχεια ο ταξινομητής RF χρησιμοποιήθηκε για την εξαγωγή της αστικής αδιαπέρατης επιφάνειας.
* Δεύτερον, κατασκευάστηκαν οι πολυεπίπεδες λεκάνες απορροής και διαίρεσαν τις λεκάνες απορροής σε τέσσερα επίπεδα, λεκάνες απορροής κυττάρων, λεκάνες απορροής διοίκησης, δυναμικές λεκάνες απορροής και λεκάνη απορροής της πόλης, και στη συνέχεια αναλύθηκαν οι σχέσεις μεταξύ των αδιαπέρατων επιφανειών και των αστικών απορροών για καλύτερη κατανόηση του αστικού οικολογικού περιβάλλοντος, ειδικά για την πρόληψη και τον έλεγχο των αστικών κατακλυσμών.
* Τέλος, προσομοιώθηκε η διαδικασία συνεχούς απορροής σε διαφορετικούς βαθμούς αστικοποίησης στο ίδιο συμβάν βροχόπτωσης με δεδομένα υετού, ωριαίων και διαστημάτων 5 λεπτών στις 7 Ιουλίου 2013.

'''Αποτελέσματα:''' Για την προσομοίωση του υδρογραφήματος της αδιαπέρατης επιφάνειας σε επτά διαφορετικές περιόδους στο Wuhan από το 1987 έως το 1987 2017, χρησιμοποιήθηκαν τα ωριαία και 5-λεπτών δεδομένα υετού της 7ης Ιουλίου 2013, προκειμένου να ορίζεται η συνεχής διαδικασία απορροής σε διαφορετικά επίπεδα αστικοποίησης υπό το ίδιο συμβάν υετού. Όταν το ποσοστό της αδιαπέρατης επιφάνειας είναι 4%, το υδρογράφημα είναι μια σχετικά απαλή καμπύλη. Καθώς το ποσοστό της αδιαπέρατης επιφάνειας αυξάνεται, η καμπύλη αρχίζει να αυξάνεται και υπάρχει μια απότομη αύξουσα και φθίνουσα τάση (Εικόνα 4). Από τις 9:00 έως τις 12:00, παρατηρείται απότομη αύξηση και στη συνέχεια μείωση λόγω της αύξησης των βροχοπτώσεων. Η προσομοίωση του υδρογραφήματος γίνεται κάθε 5 λεπτά μεταξύ 9:00 και 12:00. Όταν το ποσοστό της αδιαπέρατης επιφάνειας φτάνει το 20%, η εκφόρτιση είναι υπερδιπλάσια από ότι όταν η διαπερατή αναλογία είναι 4%. Αυτό υποδηλώνει ότι με το ίδιο σύστημα αποχέτευσης, είναι απαραίτητο να απορρέει περισσότερο νερό σε μικρότερο χρονικό διάστημα. Η ποσότητα νερού που εισέρχεται στις χαμηλότερες εκτάσεις της λεκάνης απορροής του ποταμού αναμένεται να αλλάξει σε μέγεθος και διάρκεια και να αγγίξει την πλημμυρική αιχμή πολύ νωρίτερα. Ένας υψηλότερος βαθμός αστικοποίησης οδηγεί σε μια πιο απότομη καμπύλη καθώς και μεγαλύτερες αλλαγές στη συνολική απορροή.

'''Συμπεράσματα:''' Αυτή η μελέτη δείχνει ότι το GEE παρέχει μια βολική πλατφόρμα για ανάλυση χωρικής-χρονικής δυναμικής. Τα αποτελέσματα δείχνουν ότι οι διαπερατές επιφάνειες μπορούν να λειτουργήσουν ως αποτελεσματικός δείκτης για την αξιολόγηση και παρακολούθηση του αστικού υδρολογικού περιβάλλοντος. Η αυξημένη κατανομή των διαπερατών επιφανειών θα μειώσει ιδιαίτερα τον κίνδυνο αστικών πλημμυρών. Παρόμοιες εκτιμήσεις θα ήταν πολύτιμες για να αποκτηθούν πληροφορίες σχετικά με την ανάγκη συντήρησης, η οποία θα πρέπει να λαμβάνεται υπόψη στον σχεδιασμό των πόλεων-σφουγγαριών για να διασφαλιστεί η μακροπρόθεσμη βιωσιμότητά τους. Παρουσίαζεται ένα αστικό μοντέλο παρακολούθησης απορροής λεκανών απορροής πολλών επιπέδων, το οποίο μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την ανάλυση της σχέσης μεταξύ αδιαπέρατων επιφανειών και απορροών αστικών περιοχών σε λεκάνες απορροής πολλαπλών κλιμάκων. Για αυτόν τον σκοπό χρησιμοποιήθηκε το μοντέλο INFOWORKS. Οι πιλοτικές πρακτικές στη Wuhan έδειξαν αστικό μετριασμό απορροής σε κλίμακα λεκάνης απορροής σε διαφορετικά επίπεδα. Η αναθεώρηση του υπάρχοντος πολεοδομικού σχεδιασμού και η ανασυγκρότηση θα προσφέρει σημαντικές ευκαιρίες για να εξερευνηθούν, οικολογικά, κρίσιμες πτυχές της περιβαλλοντικής βιωσιμότητας. Προς το παρόν, το πιο ισχυρό σύνολο δεδομένων είναι τα πολυ-χρονικά δεδομένα Landsat που διαθέτουν οι GEE ή USGS. Με την αυξανόμενη ζήτηση για παγκόσμιες αστικές περιβαλλοντικές εφαρμογές, η κοινή χρήση εικόνων τηλεπισκόπησης υψηλής ανάλυσης είναι αναγκαία. Περαιτέρω έρευνα περιλαμβάνει την εξαγωγή αδιαπέρατων επιφανειών υψηλότερης ακρίβειας σε πολλαπλές κλίμακες από εικόνες τηλεπισκόπησης χρονοσειρών υψηλής ανάλυσης, οι οποίες θα λειτουργήσουν ως παράμετροι παρακολούθησης νερού για τον πολεοδομικό σχεδιασμό.

[[category:Χρήση]]

Αρχείο:As2021 arthro6 eikona4.png

2021-01-19T14:22:50Z

Achilleas Stamatiadis:

Αρχείο:As2021 arthro6 eikona3.png

2021-01-19T14:22:35Z

Achilleas Stamatiadis:

Αρχείο:As2021 arthro6 eikona2.png

2021-01-19T14:22:25Z

Achilleas Stamatiadis:

Αρχείο:As2021 arthro6 eikona1.png

2021-01-19T14:21:00Z

Achilleas Stamatiadis:

Χαρτογράφηση και Ανάλυση Καταλληλότητας Περιοχής Φράγματος

2021-01-19T14:13:01Z

Achilleas Stamatiadis: Νέα σελίδα με ' Εικόνα 1. Περιοχή Μελέτης: Sharjah, Ηνωμένα Αραβικά Εμιράτα [[Εικ...'

[[Εικόνα:as2021_arthro5_eikona1.png | thumb | right | Εικόνα 1. Περιοχή Μελέτης: Sharjah, Ηνωμένα Αραβικά Εμιράτα]]
[[Εικόνα:as2021_arthro5_eikona2.png | thumb | right | Εικόνα 2. Διάγραμμα Μεθοδολογίας]]
[[Εικόνα:as2021_arthro5_eikona3.png | thumb | right | Εικόνα 3. Βασικά Θεματικά Επίπεδα (a) Βροχόπτωση, (b) Λεκάνες απορροής, (c) Πυκνότητα αποστράγγισης, (d) Γεωμορφολογία, (e) Γεωλογία, (f) CN, (g) TDS, (h) Υψόμετρο, (i) Κλίσεις, (j) Απόσταση από μεγάλες ρηγματώσεις]]
[[Εικόνα:as2021_arthro5_eikona4.png | thumb | right | Εικόνα 4. Χάρτης καταλληλότητας θέσης φράγματος]]
[[Εικόνα:as2021_arthro5_eikona5.png | thumb | right | Πίνακας 1. Τελικοί δείκτες στάθμισης θεματικών επιπέδων]]

'''Αντικείμενο Εφαρμογής:''' Χαρτογράφηση και Ανάλυση Καταλληλότητας Περιοχής Φράγματος με Χρήση Ολοκληρωμένων Γεωγραφικών Πληροφοριακών Συστημάτων και Αλγορίθμου Ταξινόμησης

'''Πρωτότυπος Τίτλος:''' '' 'Dam Site Suitability Mapping and Analysis Using an Integrated GIS and Machine Learning Approach' ''

'''Συγγραφείς:''' Rami Al-Ruzouq(1),(2), Abdallah Shanableh(1),(2), Abdullah Gokhan Yilmaz(1),(2),(3), AlaEldin Idris(4), Sunanda Mukherjee(2), Mohamad Ali Khalil(2) and Mohamed Barakat A. Gibril(2)

''
(1) Civil and Environmental Engineering Department, University of Sharjah, Sharjah 27272, UAE
(2) Research Institute of Sciences and Engineering, University of Sharjah, Sharjah 27272, UAE
(3) Department of Engineering, School of Engineering and Mathematical Sciences, La Trobe University, Melbourne, Victoria 3086, Australia
(4) Sharjah Electricity and Water Authority, Sharjah 135, UAE''

'''Πηγή:''' Water 2019, 11(9), 1880 [https://doi.org/10.3390/w11091880 (1)]

'''Λέξεις Κλειδιά:''' Καταλληλότητα Περιοχής Φράγματος, Τηλεπισκόπηση, Αλγόριθμος Ταξινόμησης, GIS, Γεωγραφικά Πληροφοριακά Συστήματα, Λειψυδρία, Αναλυτική Ιεραρχική Διαδικασία

'''Περίληψη:''' Η ικανοποίηση των αναγκών σε νερό είναι ένας κρίσιμος πυλώνας για τη διατήρηση του φυσιολογικού ανθρώπινου βιοτικού επιπέδου, την εξέλιξη της βιομηχανίας και τη γεωργική ανάπτυξη. Τα κύρια εμπόδια για τις αναπτυσσόμενες χώρες σε άνυδρες περιοχές συντελούνται από αυθαίρετη αστικοποίηση και περιορισμένους υδάτινους πόρους. Ο εντοπισμός κατάλληλων θέσεων και η κατασκευή φραγμάτων αποτελεί στρατηγική προτεραιότητα των χωρών για να διατηρούν και να αποθηκεύουν νερό. Πρόσφατες εξελίξεις στην τηλεπισκόπηση (Remote Sensing - RS), το γεωγραφικό σύστημα πληροφοριών (GIS) και τις τεχνικές μηχανικής μάθησης (Machine Learning - ML) παρέχουν πολύτιμα εργαλεία για την παραγωγή ενός χάρτη καταλληλότητας θέσης φράγματος (Dam Site Suitability Map - DSSM). Σε αυτήν την έρευνα, αναπτύχθηκε μια υβριδική τεχνική λήψης αποφάσεων μέσω GIS, που υποστηρίζεται από αλγόριθμο ML, για τον προσδιορισμό της καταλληλότερης θέσης κατασκευής ενός νέου φράγματος για τη Σάρτζα (Sharjah), μία από τις μεγαλύτερες πόλεις των Ηνωμένων Αραβικών Εμιράτων. Έχουν αναπτυχθεί εννέα θεματικά επίπεδα για την προετοιμασία του DSSM, ήτοι οι βροχοπτώσεις, η πυκνότητα αποστράγγισης (DSD), η γεωμορφολογία, η γεωλογία, ο αριθμός καμπύλης απορροής (CN), το ολικό διαλυμένο στερεό (TDS), το υψόμετρο, οι κλίσεις και οι μεγάλες ρηγματώσεις. Οι δείκτες στάθμισης των θεματικών επιπέδων προσδιορίστηκαν μέσω της αναλυτικής ιεραρχικής διαδικασίας (AHP), η οποία υποστηρίζεται από διάφορες τεχνικές ML, όπου η καλύτερη τεχνική ML που δοκιμάστηκε ήταν η μέθοδος Random Forest με ακρίβεια 76%. Οι κατακρημνίσεις και η πυκνότητα αποστράγγισης ήταν οι πιο σημαντικοί παράγοντες που επηρέασαν το DSSM. Το DSSM που αναπτύχθηκε, επικυρώθηκε χρησιμοποιώντας υπάρχοντα φράγματα σε όλη τη περιοχή μελέτης, όπου το DSSM παρέχει ακρίβεια 83% για φράγματα που βρίσκονται στις υψηλές και μέτριες ζώνες. Αναγνωρίστηκαν τρεις σημαντικές τοποθεσίες ως κατάλληλες θέσεις για την κατασκευή νέων φραγμάτων στη Sharjah. Η προσέγγιση που υιοθετείται σε αυτήν τη μελέτη μπορεί να εφαρμοστεί για οποιαδήποτε άλλη τοποθεσία παγκοσμίως για τον εντοπισμό εν δυνάμει θέσεων φράγματος.

'''Αντικείμενο μελέτης:'''
* Διερεύνηση κατάλληλων ζωνών για την κατασκευή φράγματος στη Sharjah υπό του άξονα της διαχείρισης των αναπληρωμένων υδατικών πόρων
* Προσδιορισμός και χαρτογράφηση γεωλογικών, γεωμορφολογικών και κλιματολογικών παραγόντων και ανάδειξη της σταθμισμένης σχέσης τους στην απόφαση για την καταλληλότερη τοποθεσία για κατασκευή φράγματος
* Χρήση τεχνικών ML, AHP και μιας ανάλυσης σταθμισμένης αλληλεπίθεσης για την προετοιμασία ενός DSSM
* Εκτέλεση μιας ανάλυσης ευαισθησίας για τον προσδιορισμό παραγόντων που καθορίζουν τις κατάλληλες τοποθεσίες για κατασκευή φράγματος
* Επικύρωση του αποτελέσματος του DSSM μέσω ήδη υπαρχόντων φραγμάτων στη Sharjah

'''Περιοχή μελέτης:''' Η μελέτη εκπονείται για τη Sharjah (Εικόνα 1), το μεγαλύτερο εμιράτο στα ΗΑΕ. Η Sharjah καλύπτει έκταση 2590 km2, που είναι περίπου 3,3% της συνολικής έκτασης των ΗΑΕ. Η Sharjah εκτείνετε σε δύο ακτές: στον Αραβικό Κόλπο στα δυτικά και στον Κόλπο του Ομάν στα ανατολικά.

'''Μεθοδολογία:'''
* Συλλογή ανεπεξέργαστων δεδομένων που απαιτούνται για την ανάπτυξη των θεματικών επιπέδων της περιοχής μελέτης. Ήταν απαραίτητα η συλλογή δεδομένων από ένα κατάλληλο πρόγραμμα απεικόνισης και τα ιστορικά αρχεία κλιματολογικών δεδομένων. Επιπλέον, πραγματοποιήθηκε συλλογή δεδομένων πεδίου για τη μέτρηση της ποιότητας των υπόγειων υδάτων.
* Επεξεργασία των πρωτογενών δεδομένων για τη δημιουργία θεματικών επιπέδων. Αναπτύχθηκαν εννέα θεματικά επίπεδα για την περιοχή μελέτης (Εικόνα 3): βροχόπτωση, DSD, γεωμορφολογία, γεωλογία, CN, ολικό διαλυμένο στερεό, υψόμετρο, κλίση και μεγάλες ρηγματώσεις. Χρησιμοποιήθηκαν διάφορες τεχνικές επεξεργασίας και στατιστικοί αλγόριθμοι σε χωρικό πλαίσιο για την ανάπτυξη αυτών των θεματικών επιπέδων.
* Επεξεργασία όλων των θεματικών επιπέδων για τη μοντελοποίηση και τη χαρτογράφηση της καταλληλότερης τοποθεσίας φράγματος στη Sharjah. Δεδομένου ότι οι μονάδες κάθε θεματικού παράγοντα είναι διαφορετικές, ο συνδυασμός και η σύζευξη των θεματικών παραγόντων δεν μπορεί να εφαρμοστεί. Επομένως, όλα τα θεματικά επίπεδα τυποποιήθηκαν ανακατατάσσοντας το καθένα σε πέντε κατηγορίες μέσω της μεθόδου φυσικών ορίων (Jenks). Κάθε κατηγορία βαθμονομήθηκε σε μια κλίμακα από ένα έως εννέα ανάλογα με τη σχέση του με μια κατάλληλη τοποθεσία για κατασκευή φράγματος. Ακολουθήθηκαν δύο βασικές προσεγγίσεις για τον προσδιορισμό της στάθμισης, δηλαδή των τεχνικών AHP και ML. Η μοντελοποίηση AHP εξαρτάται κυρίως από τον προσδιορισμό του βάρους σύμφωνα με τη βιβλιογραφία και τη γνώμη των εμπειρογνωμόνων. Αντίθετα, η προσέγγιση ML εξαρτάται από πραγματικά δεδομένα εδάφους σχετικά με τα διαθέσιμα υπόγεια ύδατα στην περιοχή μελέτης. Ισορροπώντας τις δύο προσεγγίσεις προέκυψε ένας νέος δείκτης στάθμισης για τα θεματικά επίπεδα (Πίνακας 1). Η νέα στάθμιση χρησιμοποιήθηκε για τη δημιουργία του DSSM για το Sharjah ακολουθώντας την παρακάτω εξίσωση:
[[Αρχείο:As20120_arthro5_formula1.JPG | center|]]
όπου k = στοιχείο του συνόλου θεματικών επιπέδων, f = σύνολο όλων των θεματικών επιπέδων, W = βάρος κάθε θεματικού επιπέδου και r = βαθμολογία των υποκατηγοριών κάθε θεματικού επιπέδου.
* Επικύρωση του DSSM συγκρίνοντας με υπάρχοντα φράγματα στην περιοχή μελέτης, όπου η στάθμιση μπορεί να ρυθμιστεί ώστε να επιτευχθεί ακρίβεια. Οι ροές αποστράγγισης (διανυσματική μορφή) ,τελικά, επικαλύφθηκαν με το DSSM για την επιλογή των καταλληλότερων θέσεων για φράγματα στη Sharjah.

'''Αποτελέσματα:'''
* Η πολύ υψηλή ζώνη βρίσκεται στο βορειοανατολικό τμήμα της Sharjah. Οι ιδιότητες των παραμέτρων εισόδου περιλαμβάνουν κλίση περίπου 3%, υψόμετρο στα 130 m, γεωλογία άμμου, γεωμορφολογία υψηλών αμμόλοφων, πυκνότητα αποστράγγισης 0,21 ανά km2 και βροχόπτωση περίπου 85-90 mm για την κατηγοριοποιημένη περιοχή. Η γειτονική περιοχή αυτής της θέσης έχει ήδη χρησιμοποιηθεί για την κατασκευή του φράγματος Falajalamala που βρίσκεται στο εμιράτο Umm Al-Quwain και έχει χωρητικότητα αποθήκευσης 0,068 εκατομμύρια m3.
* Το ανατολικό τμήμα της Sharjah χαρακτηρίζεται ως μια πολύ κατάλληλη τοποθεσία λόγω των ικανοποιητικών ιδιοτήτων αποστράγγισης και γεωλογίας. Αντίθετα, το δυτικό τμήμα της Sharjah χαρακτηρίζεται ως μια πολύ ή μέτρια κατάλληλη τοποθεσία για κατασκευή φράγματος από το μοντέλο AHP.
* Προτείνονται τρεις τοποθεσίες για την κατασκευή φράγματος: Τοποθεσίες Α, Β και Γ (Εικόνα 4). Οι τοποθεσίες Α και Β έχουν κατηγοριοποιηθεί ως πολύ κατάλληλες περιοχές σύμφωνα με το μοντέλο AHP. Η τοποθεσία C προκύπτει ως εξαιρετικά κατάλληλη περιοχή για κατασκευή φράγματος.
* Το φράγμα Shokah με χωρητικότητα αποθήκευσης 0,275 εκατομμύρια m3 έχει ήδη κατασκευαστεί στη ροή πρώτης τάξης της προτεινόμενης τοποθεσίας A. Έτσι, λαμβάνοντας υπόψη όλους τους παράγοντες, η θέση προτάθηκε στη τομή της δεύτερης και τρίτης τάξης ροών. Η τοποθεσία Α δέχεται περίπου 84 mm βροχόπτωσης και έχει υψηλή γεωμορφολογία αμμόλοφων και ιλυώδης γεωλογία. Η πυκνότητα αποστράγγισης είναι κοντά στα 0,34 ανά km2 και το TDS κυμαίνεται μεταξύ 1400–1430 mg / L.
* Η τοποθεσία Β προτάθηκε στη τομή της δεύτερης και τρίτης τάξης ροών. Το φράγμα Koderah έχει ήδη κατασκευαστεί στο παρακείμενο ρεύμα, οπότε επιλέχθηκε ένα παράλληλο σημείο σύνδεσης για κατασκευή φράγματος. Η μέση βροχόπτωση για την προτεινόμενη τοποθεσία είναι περίπου 85 mm, η πυκνότητα αποστράγγισης είναι 0,44 ανά km2, το TDS είναι 1550 mg / L και το υψόμετρο είναι 122 m.
* Η τοποθεσία C προτάθηκε στη τομή των ροών τρίτης και τέταρτης τάξης που εμπίπτουν σε μια πολύ κατάλληλη περιοχή. Στη περιοχή παρατηρείται βροχόπτωση 82 mm, αποστράγγιση 0,4 ανά km2, γεωμορφολογία υψηλών αμμόλοφων και άμμο ως γεωλογική δομή.

'''Συμπεράσματα:''' Το αποτέλεσμα αυτής της έρευνας, που παρουσιάζεται στην Εικόνα 4, παρέχει έναν οδηγό για ερευνητές και ενδιαφερόμενους μηχανικούς για τον προσδιορισμό της καταλληλότερης τοποθεσίας για την κατασκευή νέων φραγμάτων στην περιοχή μελέτης. Η τεχνική που αναπτύχθηκε μπορεί να χρησιμοποιηθεί παράλληλα με τις παραδοσιακές προσεγγίσεις για τον προσδιορισμό νέων τοποθεσιών για την κατασκευή φράγματος καθώς αυξάνει την αποδοτικότητα και εξοικονομεί χρόνο και πόρους. Η μελλοντική έρευνα θα μπορούσε να επικεντρωθεί στη σύγκριση άλλων τεχνικών λήψης αποφάσεων έναντι των αλγορίθμων ML. Επιπλέον, θα μπορούσαν να εφαρμοστούν πρόσθετες μελέτες για το συσχετισμό της βέλτιστης χωρητικότητας του πρόσφατα προτεινόμενου φράγματος με GIS και RS.

[[category:Επιλογή περιοχών για τεχνητές λίμνες]]

Αρχείο:As20120 arthro5 formula1.JPG

2021-01-19T14:08:38Z

Achilleas Stamatiadis:

Αρχείο:As2021 arthro5 eikona5.png

2021-01-19T14:08:27Z

Achilleas Stamatiadis:

Αρχείο:As2021 arthro5 eikona4.png

2021-01-19T14:08:17Z

Achilleas Stamatiadis:

Αρχείο:As2021 arthro5 eikona3.png

2021-01-19T14:08:09Z

Achilleas Stamatiadis:

Αρχείο:As2021 arthro5 eikona2.png

2021-01-19T14:08:02Z

Achilleas Stamatiadis:

Αρχείο:As2021 arthro5 eikona1.png

2021-01-19T14:07:54Z

Achilleas Stamatiadis:

RiMARS: Μια αυτοματοποιημένη μέθοδος ανάλυσης μορφοδυναμικής ποταμών με βάση πολυφασματικά σύνολα δεδομένων τηλεπισκόπησης

2021-01-19T13:29:50Z

Achilleas Stamatiadis:

[[Εικόνα:as2021_arthro4_eikona1.png | thumb | right | Εικόνα 1. Περιοχή μελέτης. (a) Τοποθεσία της λεκάνης απορροής της λίμνης Bakhtegan, (b) διάταξη των υδραυλικών υποδομών στην περιοχή μελέτης και (c) μηνιαίες ροές στο σταθμό Chamriz πριν και μετά την κατασκευή των φραγμάτων]]
[[Εικόνα:as2021_arthro4_eikona2.png | thumb | right | Εικόνα 2. Λειτουργία αλγορίθμου συμπλήρωσης κενών]]
[[Εικόνα:as2021_arthro4_eikona3.png | thumb | right | Εικόνα 3. Διαδικασία παραγωγής του κεντρικού άξονα ποταμού]]
[[Εικόνα:as2021_arthro4_eikona4.png | thumb | right | Εικόνα 4. Απεικόνιση της δημιουργίας πλέγματος για την παρακολούθηση των αλλαγών του ποταμού]]
[[Εικόνα:as2021_arthro4_eikona5.png | thumb | right | Εικόνα 5. Χωροχρονική σύγκριση των μεγαλύτερων μαιάνδρων για τη χρονική περίοδο μελέτης]]
[[Εικόνα:as2021_arthro4_eikona6.png | thumb | right | Εικόνα 6. Σύγκριση αποτελεσμάτων των διαθέσιμων μεθόδων (a) PyRIS, (b) RiMARS και (c) RivaMAP]]

'''Αντικείμενο Εφαρμογής:''' Ανάπτυξη της αυτοματοποιημένης μεθόδου RiMARS για την ανάλυση της μορφοδυναμικής ποταμών με βάση πολυφασματικά σύνολα δεδομένων τηλεπισκόπησης

'''Πρωτότυπος Τίτλος:''' '' 'RiMARS: An automated rivermorphodynamics analysismethod based on remote sensing multispectral datasets' ''

'''Συγγραφείς:''' Abolfazl Jalali Shahrood(1), Meseret Walle Menberu(1), Hamid Darabi(1), Omid Rahmati(2), Pekka M. Rossi(1), Bjørn Kløve(1) and Ali Torabi Haghighi(1)

''
(1) Water, Energy and Environmental Engineering Research Unit, University of Oulu, Oulu, Finland
(2) Soil Conservation and Watershed Management Research Department, Kurdistan Agricultural and Natural Resources Research and Education Center, AREEO, Sanandaj, Iran''

'''Πηγή:''' Science of The Total Environment, Volume 719, 137336 [https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2020.137336 (1)]

'''Λέξεις Κλειδιά:''' Περιβαλλοντική παρακολούθηση,Ιράν, Landsat, MNDWI, Πολυφασματική εικόνα, RiMARS, Τηλεπισκόπηση, Μετανάστευση ποταμών, Ιζήματα

'''Περίληψη:''' Η εκτίμηση και η παρακολούθηση της μορφολογίας των ποταμών κατέχουν σημαντικό ρόλο στη υδραυλική μηχανική καθώς, οι αλλαγές στη μορφολογία του ποταμού, συμπεριλαμβανομένης της διάβρωσης και της καθίζησης, επηρεάζουν τις διατομές και τους τρόπους ροής του. Για την Ανάλυση Μορφοδυναμικής Ποταμού βασισμένη στην Τηλεπισκόπηση (RiMARS) αναπτύχθηκε ένα μοντέλο και δοκιμάστηκε στην περίπτωση της κατασκευής του φράγματος Mollasadra στον ποταμό Kor του Ιράν. Οι πολυφασματικές εικόνες Landsat που λαμβάνονται από το ανοιχτό σύνολο δεδομένων USGS, χρησιμοποιούνται για την εξαγωγή της δυναμικής της μορφολογίας του ποταμού χρησιμοποιώντας τον Τροποποιημένο Δείκτη Νερού Κανονικοποιημένης Διαφοράς (MNDWI). Το RiMARS τρέχει με μια λειτουργία απόδοσης ποταμού που είναι ανεξάρτητη από τις μεθόδους τμηματοποίησης κατωφλίου για την παραγωγή εικόνων δυαδικού επιπέδου. Επιπλέον, το RiMARS είναι εξοπλισμένο με ανεπτυγμένους δείκτες για την αξιολόγηση των μορφολογικών αλλαγών. Πέντε χαρακτηριστικά της μορφολογίας του ποταμού (χωροχρονικός δείκτης Sinuosity (SI), Absolute Centerline Migration (ACM), Rate of Centerline Migration (RCM), River Linear Pattern (RLP) και Meander Migration Index (MMI)), εφαρμόζονται για τον ποσοτικό προσδιορισμό των αλλαγών της μορφολογίας του ποταμού. Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι η κεντρική γραμμή του ποταμού Kor υποβλήθηκε σε μέση ετήσια μετανάστευση 40 cm προς τα νοτιοδυτικά κατά την περίοδο 1993–2003 (επίπτωση πριν από την κατασκευή), 20 cm στα βορειοανατολικά κατά το 2003–2011 και 40 cm προς τα νοτιοδυτικά κατά την περίοδο 2011–2017 (επιπτώσεις μετά την κατασκευή). Χωρικά, καθώς ο ποταμός Kor κατευθύνεται προς το φράγμα Doroudzan, οι αλλαγές στη μορφολογία του ποταμού έχουν αυξηθεί από τα ανάντι στα κατάντι, κάτι που γίνεται ιδιαίτερα εμφανές όπου ο ποταμός ρέει σε πεδιάδα αντί για κοιλάδα. Με βάση τις τιμές SI, υπήρξε αλλαγή 5% στην κατηγορία ημιτονοειδούς ευθείας ροής κατά την περίοδο πριν από την κατασκευή, αλλά μείωση κατά 18% στην κατηγορία ευθείας ροής κατά την περίοδο μετά την κατασκευή. Στη συγκεκριμένη μελέτη παρουσιάζεται η εφαρμογή του RiMARS στην εκτίμηση του αντίκτυπου της κατασκευής φράγματος σε μορφομετρικές διεργασίες στον ποταμό Kor, αλλά μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την αξιολόγηση άλλων αλλαγών στον ποταμό, συμπεριλαμβανομένης της παρακολούθησης της μη εξουσιοδοτημένης κατανάλωσης νερού χρησιμοποιώντας κανάλια εκτροπής. Το RiMARS μπορεί να εφαρμοστεί σε πολυφασματικές εικόνες.
Αντικείμενο μελέτης: Οι παράμετροι των μορφολογικών χαρακτηριστικών των ποταμών, συμπεριλαμβανομένου του δείκτη ημιτονοειδούς μορφής (SI), του μέσου πλάτους καναλιού (W) και του μήκους ροής (L), μπορούν να χρησιμοποιηθούν στην ποσοτικοποίηση μορφολογικών αλλοιώσεων σε ποτάμια, αλλά απαιτούνται αρκετές διαφορετικές παράμετροι για καλύτερη κατανόηση και ανάλυση των μεταναστεύσεων των ποταμών. Λαμβάνοντας υπόψη το μήκος, το βάθος και την κάλυψη της βλάστησης των ποταμών, οποιαδήποτε τοπική αξιολόγηση των γεωμορφολογικών αλλαγών είναι πιθανό να είναι δαπανηρή και χρονοβόρα. Η χρήση νέων τεχνικών όπως η τηλεσκοπική ανάλυση (RS) μπορεί να συμβάλλει στην αντιμετώπιση αυτών των ζητημάτων. Η RS είναι γνωστή ως εναλλακτική λύση στις δαπανηρές και χρονοβόρες προσπάθειες όπως η χωρομέτρηση, ειδικά για παρακολούθηση μεγάλης κλίμακας και μελέτη μορφολογικών αλλαγών σε ποτάμια. Η αξιοπιστία και η αποτελεσματικότητα της τηλεπισκόπησης έχει αποδειχθεί σε μελέτες στους ποταμούς Pearl (Zhang et al., 2015), Manu (Deb et al., 2012), Jamuna (Uddin et al., 2011), Ganga (Gupta et al., 2013) ) και Zambezi (Ronco et al., 2010). Οι μέθοδοι απόδοσης του υδάτινου σώματος που χρησιμοποιούνται συνήθως, αξιοποιώντας δεδομένα τηλεπισκόπησης είναι η αυτοματοποιημένη ταξινόμηση και η ανάλυση φασματικών χαρακτηριστικών (Guo et al., 2017). Τόσο οι επιβλεπόμενοι όσο και οι μη επιβλεπόμενοι αυτοματοποιημένοι αλγόριθμοι ταξινόμησης έχουν χρησιμοποιηθεί από πολλούς συγγραφείς (Boruah et al., 2008; Gilvear et al., 2004; Wright et al., 2000) για την ταξινόμηση διαφορετικών αντικειμένων στην εικόνα, κατηγοριοποιώντας τα εικονοστοιχεία. Οι μέθοδοι ανάλυσης φασματικών χαρακτηριστικών έχουν αυτοματοποιηθεί πρόσφατα και έχουν γίνει πολλές προσπάθειες σχετικά με την απόδοση της κάτοψης ποταμού και την ποσοτικοποίηση της μαιανδρικής μορφοδυναμικής από πολυφασματικές εικόνες, κλίμακες του γκρι ή εικόνες δυαδικού επιπέδου, συμπεριλαμβανομένων των RivMAP (Schwenk, 2019), PyRIS (Monegaglia et al. , 2018), RivaMap (Isikdogan et al., 2017) και SCREAM (Rowland et al., 2016). Τα RivaMAP και PyRIS λειτουργούν με πολυφασματικές εικόνες, ενώ τα πακέτα RivMAP και SCREAM υπολογίζουν τα μορφολογικά χαρακτηριστικά στις δυαδικές μάσκες που παρέχει ο χρήστης. Η ανάπτυξη του RiMARS εμπνεύστηκε και ενθαρρύνεται από τις παρόμοιες προσπάθειες που αναφέρθηκαν παραπάνω. Φαίνεται ότι λείπει ο συνδυασμός μιας λειτουργίας απόδοσης και μορφολογικής ανάλυσης σε ένα ολοκληρωμένο πακέτο. Παρόλο που το PyRIS περιλαμβάνει τη μορφολογική εκτίμηση των ποταμών καθώς και την απόδοση των χαρακτηριστικών της ποτάμιας ροής του, το RiMARS είναι εξοπλισμένο με διάφορους δείκτες όπου αξιολογούνται οι ρυθμοί μετανάστευσης του άξονα του ποταμού. Επιπλέον, το RiMARS είναι σε θέση να εντοπίσει τους μαιάνδρους σε έναν κλάδο. Ο στόχος της παρούσας μελέτης ήταν να αναπτύξει ένα αυτοματοποιημένο πακέτο λογισμικού στο MATLAB για Ανάλυση Μορφοδυναμικής Ποταμών με χρήση Τηλεπισκόπησης (River Morphodynamics Analysis based on RS - RiMARS), όπως και η ανίχνευση και η απόδοση του κεντρικού άξονα του ποταμού και η χρήση πολλών δεικτών για την αξιολόγηση των μορφολογικών αλλαγών (Shahrood, 2018). Για το σκοπό αυτό, χρησιμοποιήθηκαν διαφορετικοί δείκτες για να υποστηριχθεί το υπάρχον SI για τον καλύτερο χαρακτηρισμό των χωρικών μορφολογικών αλλαγών στα ποτάμια. Μια έκταση 40 χιλιομέτρων του ποταμού Kor με μέσο πλάτος 100 m στο νότιο Ιράν επιλέχθηκε ως μελέτη περίπτωσης για τη δοκιμή του λογισμικού RiMARS. Η επιλεγμένη έκταση του ποταμού βρίσκεται ανάμεσα σε δύο φράγματα (Mollasadra προς τα πάνω και Doroudzan κατάντη). Διερευνάται η επίδραση της αλλαγής του καθεστώτος ροής λόγω της κατασκευής του φράγματος Mollasadra στη μορφολογία του ποταμού. Στο τέλος, το αποτέλεσμα απόδοσης του RiMARS συγκρίθηκε με δύο υπάρχοντα πακέτα (δηλαδή τα RivaMAP και PyRIS).

'''Περιοχή μελέτης:''' Ο ποταμός Kor (Εικόνα 1), που βρίσκεται στη λεκάνη της λίμνης Bakhtegan, είναι μια από τις πιο σημαντικές πηγές γλυκού νερού στην επαρχία Fars του Ιράν. Πηγάζει από τα βουνά Zagros (υψόμετρο 3600 μ.) και συνδέεται με τον ποταμό Sivand στη γέφυρα Polkhan. Ρέει στην πεδιάδα του Korbal, και τελικά καταλήγει στη λίμνη Bakhtegan. Ο ποταμός Kor ρυθμίζεται από δύο φράγματα αποθήκευσης νερού, το Mollasadra (0,44 km3, 2006) και το Doroudzan (0,993 km3, 1972).

'''Μεθοδολογία:'''
* Έγινε λήψη πολυφασματικών εικόνων από το αρχείο Landsat. Κρίθηκε απαραίτητη μια προκαταρκτική επεξεργασία για τη διασφάλιση της καταλληλότητας των εικόνων. Η επιλογή εικόνας βασίστηκε σε υδρολογικές συνθήκες (προκειμένου να διακρίνονται τα υδάτινα σώματα κατά μήκος του ποταμού), στη νεφοκάλυψη και τη συγκεκριμένη ημερομηνία κατά την οποία αποκτήθηκε η εικόνα. Μετά την εξαγωγή του άξονα του ποταμού με επεξεργασία εικόνας, οι μορφολογικές μεταβολές στο ποτάμι αξιολογήθηκαν χρησιμοποιώντας πέντε διαφορετικούς δείκτες. Έτσι, ποσοτικοποιήθηκαν είτε αλλαγές στη θέση του ποταμού, με τα Absolute Centerline Migration (ACM), Rate of Centerline Migration (RCM) και River Linear Pattern (RLP), είτε αλλαγές σε τοπικούς μαιάνδρους, με τα SI και Meander Migration Index (MMI). Στις εικόνες Landsat, για την οριοθέτηση των εικονοστοιχείων που αντιπροσωπεύουν το νερό, εφαρμόστηκε ο δείκτης MNDWI (Xu, 2006) ως εξής:

[[Αρχείο:as20120_arthro4_formula1.JPG | center|]]

* Η κεντρική γραμμή του ποταμού οριοθετήθηκε σε τρία κύρια βήματα: εφαρμογή MNDWI, διαλογή και πλήρωση κενών. Κάθε εικόνα που συλλέχθηκε από το Landsat είναι διατεταγμένη σε πίνακα εικονοστοιχείων (m x n) και οι τιμές για κάθε εικονοστοιχείο υπολογίστηκαν χρησιμοποιώντας τον δείκτη MNDWI. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα μια εικόνα σε κλίμακα του γκρι με τιμές που κυμαίνονται μεταξύ −1 και +1. Οποιοδήποτε κατώφλι μπορεί να εφαρμοστεί για την παραγωγή πίνακα δυαδικού επιπέδου που περιέχει νερό και εικονοστοιχεία χωρίς νερό, αλλά η διαδικασία δεν εξαρτάται από μεθόδους τμηματοποίησης κατωφλίου, δεδομένου ότι ο αλγόριθμος δεσμεύεται να εξάγει σημεία σε μια ζώνη επιρροής. Στο RiMARS, οι μέγιστες τιμές του MNDWI σε κάθε σειρά και στήλη του πίνακα θεωρούνται ότι αντιπροσωπεύουν τα σημεία του κεντρικού άξονα του ποταμού στο βήμα διαλογής (τα υπόλοιπα σημεία θα αφαιρεθούν σε αυτό το βήμα). Αυτό το βήμα έχει ως αποτέλεσμα μια αρχική διάταξη του ποταμού που αντιπροσωπεύει τον κεντρικό άξονα, αλλά με σημαντικά κενά μεταξύ των σημείων. Για την επίτευξη ενός ευκρινέστερου κεντρικού άξονα του ποταμού, το βήμα διαλογής ακολουθείται από ένα βήμα συμπλήρωσης κενών. Στη συμπλήρωση κενών παράγονται νέα σημεία και εισάγονται μέσα στο ποτάμι σε μια επαναληπτική διαδικασία.

* Για τη χρήση των χρονικών δεικτών μετανάστευσης του άξονα του ποταμού, πρέπει να δημιουργηθεί ένα πλέγμα βάσει του Γραμμικού Μοτίβου Ποταμού (River Linear Pattern - RLP) (Εικόνα 4). Το RLP είναι μια γραμμική προσαρμογή πρώτης τάξης (που ονομάζεται γραμμή αναφοράς) που εφαρμόζεται στα σημεία του κεντρικού άξονα του ποταμού, μετά την επεξεργασία, κατά το έτος αναφοράς (εδώ, μαύρη γραμμή στην Εικόνα 4). Για την ανάπτυξη του πλέγματος, δημιουργούνται δύο γραμμές (μπλε γραμμές στην Εικόνα 4, παράλληλες με τη γραμμή αναφοράς) που συνοδεύουν τη σειρά των κάθετων (κυανές γραμμές στην Εικόνα 4). Οριοθετώντας το πλέγμα στον κεντρικό άξονα του ποταμού, παρέχεται η θέση των τομών του ποταμού με τις κυανές γραμμές κάθε χρόνο (Εικόνα 4). Επακολούθως, καταγράφοντας και μετρώντας τις ετήσιες μεταβολές, προκύπτουν οι χρονικοί δείκτες μετανάστευσης του άξονα του ποταμού.

* Για τις μεθόδους ανάλυσης των μαιάνδρων του ποταμού, ο υφιστάμενος δείκτης ημιτονοειδούς ευθείας (Sinuosity Index - SI) υπολογίζεται για όλες τις ομάδες σημείων του ποταμού κάθε χρόνο. Στη συνέχεια, οι κατηγορίες SI αντιστοιχίζονται σε κάθε εύρος τιμών SI ώστε να ληφθεί το ποσοστό κάθε κατηγορίας σε ολόκληρη την έκταση του ποταμού. Χρησιμοποιώντας τα ποσοστά, θα δημιουργηθεί ένας χάρτης διανομής κατηγορίας SI. Στη συνέχεια, το Meander Migration Index (MMI) χρησιμοποιείται για την ποσοτική αξιολόγηση της μετανάστευσης των μαιάνδρων.

* Έγινε επικύρωση του αποτελέσματος των εξαγόμενων σημείων, χρησιμοποιώντας τα διαθέσιμα δεδομένα της έρευνας που συλλέχθηκαν από την Τοπική Αρχή Υδάτων του Fars. Εκτός αυτού, συγκρίθηκε η αξιοπιστία της απόδοσης του RiMARS με δύο υπάρχοντα πακέτα στα ίδια δεδομένα Landsat. Τα PyRIS και RivaMAP χρησιμοποιήθηκαν για να εξαγάγουν αποτελέσματα για τη ροή του ποταμού από μια εικόνα που πάρθηκε στις 28/03/2011.

'''Αποτελέσματα:'''
* Σχετικά με το Γραμμικό Μοτίβο Ποταμού (RLP), η αρχική εκτίμηση του κεντρικού άξονα στην έκταση 40 χιλιομέτρων του ποταμού Kor που έγινε από το RiMARS (μεταξύ του φράγματος Ab-Mahi και Doroudzan) αποκάλυψε ότι η κίνηση του άξονα του ποταμού αυξάνεται κατά μήκος αυτής της έκτασης. Η μικρότερη αλλαγή στον άξονα του ποταμού παρατηρήθηκε σε ανάντη τμήματα (θέση εκκίνησης) του ποταμού, ενώ η μέγιστη αλλαγή ήταν στο κατάντη άκρο του ποταμού, όπου συνδέεται με το φράγμα Doroudzan. Η αλλαγή του γραμμικού μοτίβου του ποταμού ξεκινά κυρίως στο τελευταία τέσσερα δέκατα της έκτασης του ποταμού, σε απόσταση 24 χλμ. από το Ab-Mahi. Αυτό είναι σαφές από τις γραμμικές προσαρμογές, καθώς η κατεύθυνση και οι κλίσεις των επικαλυμμένων γραμμικών προσαρμογών διαφέρουν. Επιπλέον, σημαντικές αλλαγές εντοπίστηκαν στα 32 χλμ. από το Ab-Mahi προς τη λίμνη Doroudzan.

* Όσον αφορά τη μετανάστευση του κεντρικού άξονα του ποταμού, οι μικρότερες μεταναστεύσεις (<1 m) παρατηρήθηκαν στο τρίτο δέκατο της έκτασης των 40 χιλιομέτρων του ποταμού (δηλαδή, 20-30%) σε διαφορετικά έτη. Ωστόσο, στο τελευταίο δέκατο, παρατηρήθηκαν μέγιστες κεντρικές μεταναστεύσεις περίπου 100m. Οι περισσότεροι μαίανδροι εντοπίστηκαν στο τελευταίο δέκατο, ένα μέρος που είναι κοντά στο φράγμα Doroudzan. Η σύγκριση των τιμών ACM μεταξύ κάθε έτους (2003, 2011 και 2017) και του έτους αναφοράς (1993) αποκάλυψε ότι σημειώθηκαν σημαντικές μεταναστεύσεις στο τέταρτο, έκτο, έβδομο, όγδοο, ένατο και τελευταίο δέκατο της έκτασης του ποταμού που μελετήθηκε. Με την πάροδο του χρόνου, οι μεταναστεύσεις έδειξαν μεγάλες τιμές, π.χ., η τιμή μετανάστευσης στο τέταρτο δέκατο του άξονα του ποταμού ήταν 34,47m κατά τη διάρκεια του 1993-2003, ενώ αυξάνεται κατά 7,36m και 7,88 κατά τη διάρκεια 1993-2011 και 1993-2017, αντίστοιχα. Μια αντίστοιχη αύξηση σημειώθηκε στα πέμπτα, έβδομα και όγδοα δέκατα.

* Σχετικά με τους μαιάνδρους, υπολογίστηκαν οι αναλογίες κάθε κατηγορίας SI και εκφράστηκε ποιοτικά και ποσοτικά η ημιτονικότητα του ποταμού. Ποσοτικοποιήθηκε η μετανάστευση κάθε μεγάλου μαιάνδρου στο ποτάμι χρησιμοποιώντας τη μετανάστευση του κεντροειδούς του με την πάροδο του χρόνου.

* Για την επικύρωση του μοντέλου, έγινε σύγκριση των αποτελεσμάτων (εξήχθη ο κεντρικός άξονας από το αυτοματοποιημένο πλαίσιο) του πιο κοντινού έτους με τα δεδομένα παρατήρησης του 2011. Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι το 92% των εξαγόμενων κεντρικών σημείων τοποθετούνται εντός των παρατηρούμενων ορίων του ποταμού. Παρατηρείται ότι υπάρχουν ορισμένες αβεβαιότητες λόγω της χρονικής ασυμμετρίας των προσομοιωμένων και παρατηρούμενων δεδομένων. Εκτός αυτού, συγκρίθηκε η απόδοση του RiMARS με δύο υπάρχοντα πακέτα. δηλαδή, τα RivaMAP και PyRIS. Και οι τρεις μέθοδοι εφαρμόστηκαν στην ίδια εικόνα Landsat το 2011 (Εικόνα 6). Τα αποτελέσματα του RivaMAP αποκάλυψαν τεράστια κενά μεταξύ διαφορετικών τμημάτων του ποταμού (Εικόνα 6c, d, f), πιθανώς λόγω του επιλεγμένου κατωφλίου και της έλλειψης νερού μέσα στο ποτάμι για τη χρήση του MNDWI, ενώ το RiMARS μπόρεσε να αποδώσει τα υπόλοιπα σημεία (Εικόνα 6b, d,e), λόγω της λειτουργίας πλήρωσης κενών και της ανεξαρτησίας των μεθόδων κατωφλίου. Η PyRIS κατάφερε επίσης να εντοπίσει το ποτάμι χωρίς να έχει κενά στα σημεία (Εικόνα 12a, e, f) αν και, σε πολύπλοκα τμήματα του καναλιού, παρέχει λάθος ροή ποταμού. Σε πολύπλοκα τμήματα, οι συντεταγμένες ενός επιλεγμένου σημείου είναι μια μέση τιμή των αριστερών και δεξιών εικονοστοιχείων του, έτσι σε τέτοια τμήματα του ποταμού, ο παραγόμενος κεντρικός άξονας δεν διέρχεται μέσω του διαδρόμου της ροής του ποταμού (Εικόνα 6a2, a3, a4 ). Σε πολύπλοκα τμήματα, το RivaMAP λειτουργεί καλύτερα από τα RiMARS και PyRIS (Εικόνα 6c2).

'''Συμπεράσματα:''' Παρουσιάστηκε το RiMARS ως μια νέα μέθοδος για την παραγωγή του κεντρικού άξονα του ποταμού από πολυφασματικές εικόνες και για την ανάλυση των μορφολογικών αλλαγών στα ποτάμια χρησιμοποιώντας τηλεσκοπικά δεδομένα με τη βοήθεια του προγραμματιστικού περιβάλλοντος MATLAB. Χρησιμοποιήθηκαν πέντε δείκτες (RLP, ACM, RCM, MMI και SI) για την ανάλυση των φυσικών χαρακτηριστικών και των αλλαγών στον κεντρικό άξονα του ποταμού και στους μαιάνδρους του ποταμού. Η αυτοματοποίηση αυτών των δεικτών συμβάλλει στην καλύτερη εμφάνιση των αλλαγών στη μορφολογία του ποταμού σε χωροχρονική κλίμακα, κάτι που αποτελεί πλεονέκτημα του RiMARS. Η λειτουργία αυτόματης αναγνώρισης μαιάνδρου βρίσκει και ταξινομεί τους κύριους μαιάνδρους σε μεγαλύτερη ακρίβεια και μικρότερο χρόνο από τις παραδοσιακές μεθόδους. Επιπλέον, παρουσιάστηκε ένα χωροχρονικό χαρακτηριστικό της διάταξης του ποταμού με βάση την ταξινόμηση των μαιάνδρων κατά μήκος του κεντρικού άξονα του ποταμού. Η μέθοδος χρησιμοποιήθηκε σε μήκος 40 χιλιομέτρων του ποταμού Kor στο Ιράν, πριν και μετά την κατασκευή του φράγματος Molasadra το 2006 και η ακρίβεια της μεθόδου δοκιμάστηκε σε 5 χιλιόμετρα από την έκταση του ποταμού χρησιμοποιώντας δεδομένα επιτόπιων μετρήσεων πεδίου. Στη συνέχεια έγινε σύγκριση χρησιμοποιώντας δύο υπάρχοντα πακέτα λογισμικού (PyRIS και RivaMAP). Η εφαρμογή των δεικτών αποκάλυψε λεπτομερείς πτυχές των μορφολογικών αλλαγών, π.χ., το RLP αποκάλυψε ότι οι περισσότερες μορφολογικές αλλαγές συνέβησαν στο δεύτερο μισό, και ιδιαίτερα στο τελευταίο τμήμα της έκτασης του ποταμού, όπου φτάνει στο φράγμα Doroudzan. Η ACM έδειξε το μέγεθος και την κατεύθυνση της μέσης μεσαίας μετανάστευσης κάθε χρόνο, με σημαντική μετανάστευση περίπου 100 μέτρων κοντά στο φράγμα Doroudzan, που αποκάλυψε ότι η ύπαρξη του ποταμού Kor σε πεδιάδα είναι πηγή τεράστιων μεταναστεύσεων. Από την άλλη πλευρά, οι μεταναστεύσεις στα πρώτα έως τρίτα δέκατα της έκτασης του ποταμού αποκάλυψαν ότι η κοιλάδα στην οποία ρέει ο ποταμός Kor λειτουργεί ως εμπόδιο που περιορίζει το μέγεθος των μεταναστεύσεων (π.χ. μέση μετανάστευση 6 m). Ο δείκτης RCM αποκάλυψε ότι η μετανάστευση του κεντρικού άξονα είναι συνάρτηση του χρόνου, π.χ. στο τελευταίο δέκατο της έκτασης του ποταμού, ο άξονας μετανάστευσε κατά 7,5 m το χρόνο πριν από την κατασκευή του φράγματος αλλά κατά 0,63 m το χρόνο μετά την κατασκευή. Ο διαχωρισμός των τιμών SI σε τάξεις έδειξε ότι μετά την κατασκευή του φράγματος Mollasadra, το ποσοστό της τάξης μαιάνδρου αυξάνεται σταδιακά, κατά 2,6%, κατά την περίοδο 2011-2017, ενώ το ποσοστό της ευθείας τάξης μειώθηκε σημαντικά, κατά 17,5%. Επιπλέον, τα αποτελέσματα αποκάλυψαν τον βασικό ρόλο που διαδραματίζουν τα τεκτονικά και γεωμορφολογικά χαρακτηριστικά του γύρω τοπίου (κοιλάδα, πεδιάδες) στις αλλαγές στη μορφολογία του ποταμού Kor σε διάφορες χωρικές και χρονικές κλίμακες. Αν και το RiMARS εξακολουθεί να έχει κάποιες αδυναμίες, οι προκαταρκτικές έρευνες δείχνουν ότι μπορεί να βελτιωθεί περαιτέρω και ότι παρέχει έναν τρόπο αύξησης της ακρίβειας της μορφολογικής ανάλυσης με μαθηματικά μέσα.

[[category:Εκτίμηση φυσικών χαρακτηριστικών]]

RiMARS: Μια αυτοματοποιημένη μέθοδος ανάλυσης μορφοδυναμικής ποταμών με βάση πολυφασματικά σύνολα δεδομένων τηλεπισκόπησης

2021-01-19T13:23:22Z

Achilleas Stamatiadis: Νέα σελίδα με '[[Εικόνα:as2021_arthro4_eikona1.png | thumb | right | Εικόνα 1. Περιοχή μελέτης. (a) Τοποθεσία της λεκάνης απορροής τ...'

[[Εικόνα:as2021_arthro4_eikona1.png | thumb | right | Εικόνα 1. Περιοχή μελέτης. (a) Τοποθεσία της λεκάνης απορροής της λίμνης Bakhtegan, (b) διάταξη των υδραυλικών υποδομών στην περιοχή μελέτης και (c) μηνιαίες ροές στο σταθμό Chamriz πριν και μετά την κατασκευή των φραγμάτων]]
[[Εικόνα:as2021_arthro4_eikona2.png | thumb | right | Εικόνα 2. Λειτουργία αλγορίθμου συμπλήρωσης κενών]]
[[Εικόνα:as2021_arthro4_eikona3.png | thumb | right | Εικόνα 3. Διαδικασία παραγωγής του κεντρικού άξονα ποταμού]]
[[Εικόνα:as2021_arthro4_eikona4.png | thumb | right | Εικόνα 4. Απεικόνιση της δημιουργίας πλέγματος για την παρακολούθηση των αλλαγών του ποταμού]]
[[Εικόνα:as2021_arthro4_eikona5.png | thumb | right | Εικόνα 5. Χωροχρονική σύγκριση των μεγαλύτερων μαιάνδρων για τη χρονική περίοδο μελέτης]]
[[Εικόνα:as2021_arthro4_eikona6.png | thumb | right | Εικόνα 6. Σύγκριση αποτελεσμάτων των διαθέσιμων μεθόδων (a) PyRIS, (b) RiMARS και (c) RivaMAP]]

'''Αντικείμενο Εφαρμογής:''' Ανάπτυξη της αυτοματοποιημένης μεθόδου RiMARS για την ανάλυση της μορφοδυναμικής ποταμών με βάση πολυφασματικά σύνολα δεδομένων τηλεπισκόπησης

'''Πρωτότυπος Τίτλος:''' '' 'RiMARS: An automated rivermorphodynamics analysismethod based on remote sensing multispectral datasets' ''

'''Συγγραφείς:''' Abolfazl Jalali Shahrood(1), Meseret Walle Menberu(1), Hamid Darabi(1), Omid Rahmati(2), Pekka M. Rossi(1), Bjørn Kløve(1) and Ali Torabi Haghighi(1)

''
(1) Water, Energy and Environmental Engineering Research Unit, University of Oulu, Oulu, Finland
(2) Soil Conservation and Watershed Management Research Department, Kurdistan Agricultural and Natural Resources Research and Education Center, AREEO, Sanandaj, Iran''

'''Πηγή:''' Science of The Total Environment, Volume 719, 137336 [https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2020.137336 (1)]

'''Λέξεις Κλειδιά:''' Περιβαλλοντική παρακολούθηση,Ιράν, Landsat, MNDWI, Πολυφασματική εικόνα, RiMARS, Τηλεπισκόπηση, Μετανάστευση ποταμών, Ιζήματα

'''Περίληψη:''' Η εκτίμηση και η παρακολούθηση της μορφολογίας των ποταμών κατέχουν σημαντικό ρόλο στη υδραυλική μηχανική καθώς, οι αλλαγές στη μορφολογία του ποταμού, συμπεριλαμβανομένης της διάβρωσης και της καθίζησης, επηρεάζουν τις διατομές και τους τρόπους ροής του. Για την Ανάλυση Μορφοδυναμικής Ποταμού βασισμένη στην Τηλεπισκόπηση (RiMARS) αναπτύχθηκε ένα μοντέλο και δοκιμάστηκε στην περίπτωση της κατασκευής του φράγματος Mollasadra στον ποταμό Kor του Ιράν. Οι πολυφασματικές εικόνες Landsat που λαμβάνονται από το ανοιχτό σύνολο δεδομένων USGS, χρησιμοποιούνται για την εξαγωγή της δυναμικής της μορφολογίας του ποταμού χρησιμοποιώντας τον Τροποποιημένο Δείκτη Νερού Κανονικοποιημένης Διαφοράς (MNDWI). Το RiMARS τρέχει με μια λειτουργία απόδοσης ποταμού που είναι ανεξάρτητη από τις μεθόδους τμηματοποίησης κατωφλίου για την παραγωγή εικόνων δυαδικού επιπέδου. Επιπλέον, το RiMARS είναι εξοπλισμένο με ανεπτυγμένους δείκτες για την αξιολόγηση των μορφολογικών αλλαγών. Πέντε χαρακτηριστικά της μορφολογίας του ποταμού (χωροχρονικός δείκτης Sinuosity (SI), Absolute Centerline Migration (ACM), Rate of Centerline Migration (RCM), River Linear Pattern (RLP) και Meander Migration Index (MMI)), εφαρμόζονται για τον ποσοτικό προσδιορισμό των αλλαγών της μορφολογίας του ποταμού. Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι η κεντρική γραμμή του ποταμού Kor υποβλήθηκε σε μέση ετήσια μετανάστευση 40 cm προς τα νοτιοδυτικά κατά την περίοδο 1993–2003 (επίπτωση πριν από την κατασκευή), 20 cm στα βορειοανατολικά κατά το 2003–2011 και 40 cm προς τα νοτιοδυτικά κατά την περίοδο 2011–2017 (επιπτώσεις μετά την κατασκευή). Χωρικά, καθώς ο ποταμός Kor κατευθύνεται προς το φράγμα Doroudzan, οι αλλαγές στη μορφολογία του ποταμού έχουν αυξηθεί από τα ανάντι στα κατάντι, κάτι που γίνεται ιδιαίτερα εμφανές όπου ο ποταμός ρέει σε πεδιάδα αντί για κοιλάδα. Με βάση τις τιμές SI, υπήρξε αλλαγή 5% στην κατηγορία ημιτονοειδούς ευθείας ροής κατά την περίοδο πριν από την κατασκευή, αλλά μείωση κατά 18% στην κατηγορία ευθείας ροής κατά την περίοδο μετά την κατασκευή. Στη συγκεκριμένη μελέτη παρουσιάζεται η εφαρμογή του RiMARS στην εκτίμηση του αντίκτυπου της κατασκευής φράγματος σε μορφομετρικές διεργασίες στον ποταμό Kor, αλλά μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την αξιολόγηση άλλων αλλαγών στον ποταμό, συμπεριλαμβανομένης της παρακολούθησης της μη εξουσιοδοτημένης κατανάλωσης νερού χρησιμοποιώντας κανάλια εκτροπής. Το RiMARS μπορεί να εφαρμοστεί σε πολυφασματικές εικόνες.
Αντικείμενο μελέτης: Οι παράμετροι των μορφολογικών χαρακτηριστικών των ποταμών, συμπεριλαμβανομένου του δείκτη ημιτονοειδούς μορφής (SI), του μέσου πλάτους καναλιού (W) και του μήκους ροής (L), μπορούν να χρησιμοποιηθούν στην ποσοτικοποίηση μορφολογικών αλλοιώσεων σε ποτάμια, αλλά απαιτούνται αρκετές διαφορετικές παράμετροι για καλύτερη κατανόηση και ανάλυση των μεταναστεύσεων των ποταμών. Λαμβάνοντας υπόψη το μήκος, το βάθος και την κάλυψη της βλάστησης των ποταμών, οποιαδήποτε τοπική αξιολόγηση των γεωμορφολογικών αλλαγών είναι πιθανό να είναι δαπανηρή και χρονοβόρα. Η χρήση νέων τεχνικών όπως η τηλεσκοπική ανάλυση (RS) μπορεί να συμβάλλει στην αντιμετώπιση αυτών των ζητημάτων. Η RS είναι γνωστή ως εναλλακτική λύση στις δαπανηρές και χρονοβόρες προσπάθειες όπως η χωρομέτρηση, ειδικά για παρακολούθηση μεγάλης κλίμακας και μελέτη μορφολογικών αλλαγών σε ποτάμια. Η αξιοπιστία και η αποτελεσματικότητα της τηλεπισκόπησης έχει αποδειχθεί σε μελέτες στους ποταμούς Pearl (Zhang et al., 2015), Manu (Deb et al., 2012), Jamuna (Uddin et al., 2011), Ganga (Gupta et al., 2013) ) και Zambezi (Ronco et al., 2010). Οι μέθοδοι απόδοσης του υδάτινου σώματος που χρησιμοποιούνται συνήθως, αξιοποιώντας δεδομένα τηλεπισκόπησης είναι η αυτοματοποιημένη ταξινόμηση και η ανάλυση φασματικών χαρακτηριστικών (Guo et al., 2017). Τόσο οι επιβλεπόμενοι όσο και οι μη επιβλεπόμενοι αυτοματοποιημένοι αλγόριθμοι ταξινόμησης έχουν χρησιμοποιηθεί από πολλούς συγγραφείς (Boruah et al., 2008; Gilvear et al., 2004; Wright et al., 2000) για την ταξινόμηση διαφορετικών αντικειμένων στην εικόνα, κατηγοριοποιώντας τα εικονοστοιχεία. Οι μέθοδοι ανάλυσης φασματικών χαρακτηριστικών έχουν αυτοματοποιηθεί πρόσφατα και έχουν γίνει πολλές προσπάθειες σχετικά με την απόδοση της κάτοψης ποταμού και την ποσοτικοποίηση της μαιανδρικής μορφοδυναμικής από πολυφασματικές εικόνες, κλίμακες του γκρι ή εικόνες δυαδικού επιπέδου, συμπεριλαμβανομένων των RivMAP (Schwenk, 2019), PyRIS (Monegaglia et al. , 2018), RivaMap (Isikdogan et al., 2017) και SCREAM (Rowland et al., 2016). Τα RivaMAP και PyRIS λειτουργούν με πολυφασματικές εικόνες, ενώ τα πακέτα RivMAP και SCREAM υπολογίζουν τα μορφολογικά χαρακτηριστικά στις δυαδικές μάσκες που παρέχει ο χρήστης. Η ανάπτυξη του RiMARS εμπνεύστηκε και ενθαρρύνεται από τις παρόμοιες προσπάθειες που αναφέρθηκαν παραπάνω. Φαίνεται ότι λείπει ο συνδυασμός μιας λειτουργίας απόδοσης και μορφολογικής ανάλυσης σε ένα ολοκληρωμένο πακέτο. Παρόλο που το PyRIS περιλαμβάνει τη μορφολογική εκτίμηση των ποταμών καθώς και την απόδοση των χαρακτηριστικών της ποτάμιας ροής του, το RiMARS είναι εξοπλισμένο με διάφορους δείκτες όπου αξιολογούνται οι ρυθμοί μετανάστευσης του άξονα του ποταμού. Επιπλέον, το RiMARS είναι σε θέση να εντοπίσει τους μαιάνδρους σε έναν κλάδο. Ο στόχος της παρούσας μελέτης ήταν να αναπτύξει ένα αυτοματοποιημένο πακέτο λογισμικού στο MATLAB για Ανάλυση Μορφοδυναμικής Ποταμών με χρήση Τηλεπισκόπησης (River Morphodynamics Analysis based on RS - RiMARS), όπως και η ανίχνευση και η απόδοση του κεντρικού άξονα του ποταμού και η χρήση πολλών δεικτών για την αξιολόγηση των μορφολογικών αλλαγών (Shahrood, 2018). Για το σκοπό αυτό, χρησιμοποιήθηκαν διαφορετικοί δείκτες για να υποστηριχθεί το υπάρχον SI για τον καλύτερο χαρακτηρισμό των χωρικών μορφολογικών αλλαγών στα ποτάμια. Μια έκταση 40 χιλιομέτρων του ποταμού Kor με μέσο πλάτος 100 m στο νότιο Ιράν επιλέχθηκε ως μελέτη περίπτωσης για τη δοκιμή του λογισμικού RiMARS. Η επιλεγμένη έκταση του ποταμού βρίσκεται ανάμεσα σε δύο φράγματα (Mollasadra προς τα πάνω και Doroudzan κατάντη). Διερευνάται η επίδραση της αλλαγής του καθεστώτος ροής λόγω της κατασκευής του φράγματος Mollasadra στη μορφολογία του ποταμού. Στο τέλος, το αποτέλεσμα απόδοσης του RiMARS συγκρίθηκε με δύο υπάρχοντα πακέτα (δηλαδή τα RivaMAP και PyRIS).

'''Περιοχή μελέτης:''' Ο ποταμός Kor (Εικόνα 1), που βρίσκεται στη λεκάνη της λίμνης Bakhtegan, είναι μια από τις πιο σημαντικές πηγές γλυκού νερού στην επαρχία Fars του Ιράν. Πηγάζει από τα βουνά Zagros (υψόμετρο 3600 μ.) και συνδέεται με τον ποταμό Sivand στη γέφυρα Polkhan. Ρέει στην πεδιάδα του Korbal, και τελικά καταλήγει στη λίμνη Bakhtegan. Ο ποταμός Kor ρυθμίζεται από δύο φράγματα αποθήκευσης νερού, το Mollasadra (0,44 km3, 2006) και το Doroudzan (0,993 km3, 1972).

'''Μεθοδολογία:'''
* Έγινε λήψη πολυφασματικών εικόνων από το αρχείο Landsat. Κρίθηκε απαραίτητη μια προκαταρκτική επεξεργασία για τη διασφάλιση της καταλληλότητας των εικόνων. Η επιλογή εικόνας βασίστηκε σε υδρολογικές συνθήκες (προκειμένου να διακρίνονται τα υδάτινα σώματα κατά μήκος του ποταμού), στη νεφοκάλυψη και τη συγκεκριμένη ημερομηνία κατά την οποία αποκτήθηκε η εικόνα. Eφαρμόστηκε ο δείκτης MNDWI (Xu, 2006) στις εικόνες Landsat για την οριοθέτηση των εικονοστοιχείων που αντιπροσωπεύουν το νερό ως εξής:

[[Αρχείο:as20120_arthro4_formula1.JPG]]

Μετά την εξαγωγή του άξονα του ποταμού με επεξεργασία εικόνας, οι μορφολογικές μεταβολές στο ποτάμι αξιολογήθηκαν χρησιμοποιώντας πέντε διαφορετικούς δείκτες. Έτσι, ποσοτικοποιήθηκαν είτε αλλαγές στη θέση του ποταμού, με τα Absolute Centerline Migration (ACM), Rate of Centerline Migration (RCM) και River Linear Pattern (RLP), είτε αλλαγές σε τοπικούς μαιάνδρους, με τα SI και Meander Migration Index (MMI).

* Η κεντρική γραμμή του ποταμού οριοθετήθηκε σε τρία κύρια βήματα: εφαρμογή MNDWI, διαλογή και πλήρωση κενών. Κάθε εικόνα που συλλέχθηκε από το Landsat είναι διατεταγμένη σε πίνακα εικονοστοιχείων (m x n) και οι τιμές για κάθε εικονοστοιχείο υπολογίστηκαν χρησιμοποιώντας τον δείκτη MNDWI. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα μια εικόνα σε κλίμακα του γκρι με τιμές που κυμαίνονται μεταξύ −1 και +1. Οποιοδήποτε κατώφλι μπορεί να εφαρμοστεί για την παραγωγή πίνακα δυαδικού επιπέδου που περιέχει νερό και εικονοστοιχεία χωρίς νερό, αλλά η διαδικασία δεν εξαρτάται από μεθόδους τμηματοποίησης κατωφλίου, δεδομένου ότι ο αλγόριθμος δεσμεύεται να εξάγει σημεία σε μια ζώνη επιρροής. Στο RiMARS, οι μέγιστες τιμές του MNDWI σε κάθε σειρά και στήλη του πίνακα θεωρούνται ότι αντιπροσωπεύουν τα σημεία του κεντρικού άξονα του ποταμού στο βήμα διαλογής (τα υπόλοιπα σημεία θα αφαιρεθούν σε αυτό το βήμα). Αυτό το βήμα έχει ως αποτέλεσμα μια αρχική διάταξη του ποταμού που αντιπροσωπεύει τον κεντρικό άξονα, αλλά με σημαντικά κενά μεταξύ των σημείων. Για την επίτευξη ενός ευκρινέστερου κεντρικού άξονα του ποταμού, το βήμα διαλογής ακολουθείται από ένα βήμα συμπλήρωσης κενών. Στη συμπλήρωση κενών παράγονται νέα σημεία και εισάγονται μέσα στο ποτάμι σε μια επαναληπτική διαδικασία.

* Για τη χρήση των χρονικών δεικτών μετανάστευσης του άξονα του ποταμού, πρέπει να δημιουργηθεί ένα πλέγμα βάσει του Γραμμικού Μοτίβου Ποταμού (River Linear Pattern - RLP) (Εικόνα 4). Το RLP είναι μια γραμμική προσαρμογή πρώτης τάξης (που ονομάζεται γραμμή αναφοράς) που εφαρμόζεται στα σημεία του κεντρικού άξονα του ποταμού, μετά την επεξεργασία, κατά το έτος αναφοράς (εδώ, μαύρη γραμμή στην Εικόνα 4). Για την ανάπτυξη του πλέγματος, δημιουργούνται δύο γραμμές (μπλε γραμμές στην Εικόνα 4, παράλληλες με τη γραμμή αναφοράς) που συνοδεύουν τη σειρά των κάθετων (κυανές γραμμές στην Εικόνα 4). Οριοθετώντας το πλέγμα στον κεντρικό άξονα του ποταμού, παρέχεται η θέση των τομών του ποταμού με τις κυανές γραμμές κάθε χρόνο (Εικόνα 4). Επακολούθως, καταγράφοντας και μετρώντας τις ετήσιες μεταβολές, προκύπτουν οι χρονικοί δείκτες μετανάστευσης του άξονα του ποταμού.

* Για τις μεθόδους ανάλυσης των μαιάνδρων του ποταμού, ο υφιστάμενος δείκτης ημιτονοειδούς ευθείας (Sinuosity Index - SI) υπολογίζεται για όλες τις ομάδες σημείων του ποταμού κάθε χρόνο. Στη συνέχεια, οι κατηγορίες SI αντιστοιχίζονται σε κάθε εύρος τιμών SI ώστε να ληφθεί το ποσοστό κάθε κατηγορίας σε ολόκληρη την έκταση του ποταμού. Χρησιμοποιώντας τα ποσοστά, θα δημιουργηθεί ένας χάρτης διανομής κατηγορίας SI. Στη συνέχεια, το Meander Migration Index (MMI) χρησιμοποιείται για την ποσοτική αξιολόγηση της μετανάστευσης των μαιάνδρων.

* Έγινε επικύρωση του αποτελέσματος των εξαγόμενων σημείων, χρησιμοποιώντας τα διαθέσιμα δεδομένα της έρευνας που συλλέχθηκαν από την Τοπική Αρχή Υδάτων του Fars. Εκτός αυτού, συγκρίθηκε η αξιοπιστία της απόδοσης του RiMARS με δύο υπάρχοντα πακέτα στα ίδια δεδομένα Landsat. Τα PyRIS και RivaMAP χρησιμοποιήθηκαν για να εξαγάγουν αποτελέσματα για τη ροή του ποταμού από μια εικόνα που πάρθηκε στις 28/03/2011.

'''Αποτελέσματα:'''
* Σχετικά με το Γραμμικό Μοτίβο Ποταμού (RLP), η αρχική εκτίμηση του κεντρικού άξονα στην έκταση 40 χιλιομέτρων του ποταμού Kor που έγινε από το RiMARS (μεταξύ του φράγματος Ab-Mahi και Doroudzan) αποκάλυψε ότι η κίνηση του άξονα του ποταμού αυξάνεται κατά μήκος αυτής της έκτασης. Η μικρότερη αλλαγή στον άξονα του ποταμού παρατηρήθηκε σε ανάντη τμήματα (θέση εκκίνησης) του ποταμού, ενώ η μέγιστη αλλαγή ήταν στο κατάντη άκρο του ποταμού, όπου συνδέεται με το φράγμα Doroudzan. Η αλλαγή του γραμμικού μοτίβου του ποταμού ξεκινά κυρίως στο τελευταία τέσσερα δέκατα της έκτασης του ποταμού, σε απόσταση 24 χλμ. από το Ab-Mahi. Αυτό είναι σαφές από τις γραμμικές προσαρμογές, καθώς η κατεύθυνση και οι κλίσεις των επικαλυμμένων γραμμικών προσαρμογών διαφέρουν. Επιπλέον, σημαντικές αλλαγές εντοπίστηκαν στα 32 χλμ. από το Ab-Mahi προς τη λίμνη Doroudzan.

* Όσον αφορά τη μετανάστευση του κεντρικού άξονα του ποταμού, οι μικρότερες μεταναστεύσεις (<1 m) παρατηρήθηκαν στο τρίτο δέκατο της έκτασης των 40 χιλιομέτρων του ποταμού (δηλαδή, 20-30%) σε διαφορετικά έτη. Ωστόσο, στο τελευταίο δέκατο, παρατηρήθηκαν μέγιστες κεντρικές μεταναστεύσεις περίπου 100m. Οι περισσότεροι μαίανδροι εντοπίστηκαν στο τελευταίο δέκατο, ένα μέρος που είναι κοντά στο φράγμα Doroudzan. Η σύγκριση των τιμών ACM μεταξύ κάθε έτους (2003, 2011 και 2017) και του έτους αναφοράς (1993) αποκάλυψε ότι σημειώθηκαν σημαντικές μεταναστεύσεις στο τέταρτο, έκτο, έβδομο, όγδοο, ένατο και τελευταίο δέκατο της έκτασης του ποταμού που μελετήθηκε. Με την πάροδο του χρόνου, οι μεταναστεύσεις έδειξαν μεγάλες τιμές, π.χ., η τιμή μετανάστευσης στο τέταρτο δέκατο του άξονα του ποταμού ήταν 34,47m κατά τη διάρκεια του 1993-2003, ενώ αυξάνεται κατά 7,36m και 7,88 κατά τη διάρκεια 1993-2011 και 1993-2017, αντίστοιχα. Μια αντίστοιχη αύξηση σημειώθηκε στα πέμπτα, έβδομα και όγδοα δέκατα.

* Σχετικά με τους μαιάνδρους, υπολογίστηκαν οι αναλογίες κάθε κατηγορίας SI και εκφράστηκε ποιοτικά και ποσοτικά η ημιτονικότητα του ποταμού. Ποσοτικοποιήθηκε η μετανάστευση κάθε μεγάλου μαιάνδρου στο ποτάμι χρησιμοποιώντας τη μετανάστευση του κεντροειδούς του με την πάροδο του χρόνου.

* Για την επικύρωση του μοντέλου, έγινε σύγκριση των αποτελεσμάτων (εξήχθη ο κεντρικός άξονας από το αυτοματοποιημένο πλαίσιο) του πιο κοντινού έτους με τα δεδομένα παρατήρησης του 2011. Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι το 92% των εξαγόμενων κεντρικών σημείων τοποθετούνται εντός των παρατηρούμενων ορίων του ποταμού. Παρατηρείται ότι υπάρχουν ορισμένες αβεβαιότητες λόγω της χρονικής ασυμμετρίας των προσομοιωμένων και παρατηρούμενων δεδομένων. Εκτός αυτού, συγκρίθηκε η απόδοση του RiMARS με δύο υπάρχοντα πακέτα. δηλαδή, τα RivaMAP και PyRIS. Και οι τρεις μέθοδοι εφαρμόστηκαν στην ίδια εικόνα Landsat το 2011 (Εικόνα 6). Τα αποτελέσματα του RivaMAP αποκάλυψαν τεράστια κενά μεταξύ διαφορετικών τμημάτων του ποταμού (Εικόνα 6c, d, f), πιθανώς λόγω του επιλεγμένου κατωφλίου και της έλλειψης νερού μέσα στο ποτάμι για τη χρήση του MNDWI, ενώ το RiMARS μπόρεσε να αποδώσει τα υπόλοιπα σημεία (Εικόνα 6b, d,e), λόγω της λειτουργίας πλήρωσης κενών και της ανεξαρτησίας των μεθόδων κατωφλίου. Η PyRIS κατάφερε επίσης να εντοπίσει το ποτάμι χωρίς να έχει κενά στα σημεία (Εικόνα 12a, e, f) αν και, σε πολύπλοκα τμήματα του καναλιού, παρέχει λάθος ροή ποταμού. Σε πολύπλοκα τμήματα, οι συντεταγμένες ενός επιλεγμένου σημείου είναι μια μέση τιμή των αριστερών και δεξιών εικονοστοιχείων του, έτσι σε τέτοια τμήματα του ποταμού, ο παραγόμενος κεντρικός άξονας δεν διέρχεται μέσω του διαδρόμου της ροής του ποταμού (Εικόνα 6a2, a3, a4 ). Σε πολύπλοκα τμήματα, το RivaMAP λειτουργεί καλύτερα από τα RiMARS και PyRIS (Εικόνα 6c2).

'''Συμπεράσματα:''' Παρουσιάστηκε το RiMARS ως μια νέα μέθοδος για την παραγωγή του κεντρικού άξονα του ποταμού από πολυφασματικές εικόνες και για την ανάλυση των μορφολογικών αλλαγών στα ποτάμια χρησιμοποιώντας τηλεσκοπικά δεδομένα με τη βοήθεια του προγραμματιστικού περιβάλλοντος MATLAB. Χρησιμοποιήθηκαν πέντε δείκτες (RLP, ACM, RCM, MMI και SI) για την ανάλυση των φυσικών χαρακτηριστικών και των αλλαγών στον κεντρικό άξονα του ποταμού και στους μαιάνδρους του ποταμού. Η αυτοματοποίηση αυτών των δεικτών συμβάλλει στην καλύτερη εμφάνιση των αλλαγών στη μορφολογία του ποταμού σε χωροχρονική κλίμακα, κάτι που αποτελεί πλεονέκτημα του RiMARS. Η λειτουργία αυτόματης αναγνώρισης μαιάνδρου βρίσκει και ταξινομεί τους κύριους μαιάνδρους σε μεγαλύτερη ακρίβεια και μικρότερο χρόνο από τις παραδοσιακές μεθόδους. Επιπλέον, παρουσιάστηκε ένα χωροχρονικό χαρακτηριστικό της διάταξης του ποταμού με βάση την ταξινόμηση των μαιάνδρων κατά μήκος του κεντρικού άξονα του ποταμού. Η μέθοδος χρησιμοποιήθηκε σε μήκος 40 χιλιομέτρων του ποταμού Kor στο Ιράν, πριν και μετά την κατασκευή του φράγματος Molasadra το 2006 και η ακρίβεια της μεθόδου δοκιμάστηκε σε 5 χιλιόμετρα από την έκταση του ποταμού χρησιμοποιώντας δεδομένα επιτόπιων μετρήσεων πεδίου. Στη συνέχεια έγινε σύγκριση χρησιμοποιώντας δύο υπάρχοντα πακέτα λογισμικού (PyRIS και RivaMAP). Η εφαρμογή των δεικτών αποκάλυψε λεπτομερείς πτυχές των μορφολογικών αλλαγών, π.χ., το RLP αποκάλυψε ότι οι περισσότερες μορφολογικές αλλαγές συνέβησαν στο δεύτερο μισό, και ιδιαίτερα στο τελευταίο τμήμα της έκτασης του ποταμού, όπου φτάνει στο φράγμα Doroudzan. Η ACM έδειξε το μέγεθος και την κατεύθυνση της μέσης μεσαίας μετανάστευσης κάθε χρόνο, με σημαντική μετανάστευση περίπου 100 μέτρων κοντά στο φράγμα Doroudzan, που αποκάλυψε ότι η ύπαρξη του ποταμού Kor σε πεδιάδα είναι πηγή τεράστιων μεταναστεύσεων. Από την άλλη πλευρά, οι μεταναστεύσεις στα πρώτα έως τρίτα δέκατα της έκτασης του ποταμού αποκάλυψαν ότι η κοιλάδα στην οποία ρέει ο ποταμός Kor λειτουργεί ως εμπόδιο που περιορίζει το μέγεθος των μεταναστεύσεων (π.χ. μέση μετανάστευση 6 m). Ο δείκτης RCM αποκάλυψε ότι η μετανάστευση του κεντρικού άξονα είναι συνάρτηση του χρόνου, π.χ. στο τελευταίο δέκατο της έκτασης του ποταμού, ο άξονας μετανάστευσε κατά 7,5 m το χρόνο πριν από την κατασκευή του φράγματος αλλά κατά 0,63 m το χρόνο μετά την κατασκευή. Ο διαχωρισμός των τιμών SI σε τάξεις έδειξε ότι μετά την κατασκευή του φράγματος Mollasadra, το ποσοστό της τάξης μαιάνδρου αυξάνεται σταδιακά, κατά 2,6%, κατά την περίοδο 2011-2017, ενώ το ποσοστό της ευθείας τάξης μειώθηκε σημαντικά, κατά 17,5%. Επιπλέον, τα αποτελέσματα αποκάλυψαν τον βασικό ρόλο που διαδραματίζουν τα τεκτονικά και γεωμορφολογικά χαρακτηριστικά του γύρω τοπίου (κοιλάδα, πεδιάδες) στις αλλαγές στη μορφολογία του ποταμού Kor σε διάφορες χωρικές και χρονικές κλίμακες. Αν και το RiMARS εξακολουθεί να έχει κάποιες αδυναμίες, οι προκαταρκτικές έρευνες δείχνουν ότι μπορεί να βελτιωθεί περαιτέρω και ότι παρέχει έναν τρόπο αύξησης της ακρίβειας της μορφολογικής ανάλυσης με μαθηματικά μέσα.

[[category:Εκτίμηση φυσικών χαρακτηριστικών]]

Αρχείο:As20120 arthro4 formula1.JPG

2021-01-19T13:19:09Z

Achilleas Stamatiadis:

Αρχείο:As2021 arthro4 eikona6.png

2021-01-19T13:19:01Z

Achilleas Stamatiadis:

Αρχείο:As2021 arthro4 eikona5.png

2021-01-19T13:18:49Z

Achilleas Stamatiadis:

Αρχείο:As2021 arthro4 eikona4.png

2021-01-19T13:18:37Z

Achilleas Stamatiadis:

Αρχείο:As2021 arthro4 eikona3.png

2021-01-19T13:18:27Z

Achilleas Stamatiadis:

Αρχείο:As2021 arthro4 eikona2.png

2021-01-19T13:18:15Z

Achilleas Stamatiadis:

Αρχείο:As2021 arthro4 eikona1.png

2021-01-19T13:17:53Z

Achilleas Stamatiadis:

Επιπτώσεις στα αμέσως κατάντη του Φράγματος των Τριών Φαραγγιών στη μορφοδυναμική των προσαμμώσεων του ποταμού Changjiang στη Κίνα

2021-01-19T13:05:10Z

Achilleas Stamatiadis:

[[Εικόνα:as2021_arthro3_eikona1.png | thumb | right | Εικόνα 1. Περιοχή μελέτης. (a) Η τοποθεσία του ποταμού Changjiang και του κλάδου Yichang-Chenglingji. (b) Ο κλάδος Yichang-Chenglingji]]
[[Εικόνα:as2021_arthro3_eikona2.png | thumb | right | Εικόνα 2. Χρονικές διαφοροποιήσεις των προσαμμώσεων στον κλάδο YC μεταξύ 2003 και 2016. (a) ST : Συνολικές προσαμμώσεις, (b) SMC : προσαμμώσεις στα μέσα του καναλιού και (c) σημειακές προσαμμώσεις]]
[[Εικόνα:as2021_arthro3_eikona3.png | thumb | right | Εικόνα 3. Χρονικές διαφοροποιήσεις των προσαμμώσεων στην ανάντι έκταση αμμοχάλικου (a-c) και στην κατάντη αμμώδη έκταση (d-f)]]
[[Εικόνα:as2021_arthro3_eikona4.png | thumb | right | Εικόνα 4. Χρονικές διαφοροποιήσεις του συνολικού πλάτους της υδάτινης επιφάνειας (TWSW) για (a) τον κλάδο YC, (b) την ανάντη έκταση αμμοχάλικου και (c) την κατάντη αμμώδη έκταση]]

'''Αντικείμενο Εφαρμογής:''' Επιπτώσεις στα αμέσως κατάντη του Φράγματος των Τριών Φαραγγιών στη μορφοδυναμική των προσαμμώσεων του καναλιού μεταξύ του κλάδου Yichang-Chenglingji του ποταμού Changjiang στη Κίνα

'''Πρωτότυπος Τίτλος:''' '' 'Immediately downstream effects of Three Gorges Dam on channel sandbars morphodynamic between Yichang-Chenglingji Reach of the Changjiang River, China' ''

'''Συγγραφείς:''' WANG Jie(1), DAI Zhijun(1),(2), MEI Xuefei(1), LOU Yaying(1), WEI Wen(1) and GE Zhenpeng(1)

''
(1) State Key Laboratory of Estuarine and Coastal Research, East China Normal University, Shanghai 200062, China
(2) Laboratory for Marine Geology, Qingdao National Laboratory for Marine Science and Technology, Qingdao, 266061, China''

'''Πηγή:''' Journal of Geographical Sciences volume 28, pages629–646(2018) [https://doi.org/10.1007/s11442-018-1495-8 (1)]

'''Λέξεις Κλειδιά:''' Mορφοδυναμική, Προσαμμώσεις, Φράγμα Τριών Φαραγγιών, Three Gorges Dam (TGD), Τηλεπισκόπηση, Yichang-Chenglingji, Ποταμός Changjiang

'''Περίληψη:''' Οι προσαμμώσεις είναι ζωτικής οικολογικής και περιβαλλοντικής σημασίας, ωστόσο έχουν υποστεί έντονες επιρροές από τις ανθρώπινες δραστηριότητες. Οι μορφοδυναμικές διεργασίες των προσαμμώσεων κατά μήκος του κλάδου Yichang-Chenglingji του ποταμού Changjiang, δηλαδή του καναλιού αμέσως μετά το φράγμα των Τριών Φαραγγιών (Three Gorges Dam - TGD), αξιολογούνται βάσει εικόνων τηλεπισκόπησης μεταξύ του 2000 και του 2016. Μπορεί να διαπιστωθεί ότι ολόκληρη η περιοχή των προσαμμώσεων μειώνεται δραστικά κατά 19,23%, από 149,04 km2 το 2003 σε 120,38 km2 το 2016, συνοδευόμενη από αύξηση του πλάτους της επιφάνειας του νερού. Λόγω των διαφορών στο μέγεθος των κόκκων των ιζημάτων και στην αντοχή κατά της διάβρωσης, η περιοχή των προσαμμώσεων στο ανάντι αμμοχάλικο (Yichang-Dabujie) και ο κατάντι αμμώδης κλάδος (Dabujie-Chenglingji) μειώνονται κατά 45,94% (από 20,79 km2 σε 11,24 km2) και 14,93 % (από 128,30 km2 έως 109,14 km2), αντίστοιχα. Περαιτέρω, οι μορφολογικές εξελίξεις των προσαμμώσεων επηρεάζονται από τον τύπο του καναλιού: σε ευθυτενές κανάλι με μικρές καμπές, οι προσαμμώσεις στα μέσα του καναλιού εμφανίζουν μετακίνηση προς τα κάτω ενώ διατηρούν το βασικό τους προφίλ. Σε κανάλι μαιάνδρου, οι σημειακές προσαμμώσεις υπόκεινται σε διάβρωση και εναποτίθενται σε κυρτή και κοίλη κοίτη αντίστοιχα, με τις προσαμμώσεις στα μέσα του καναλιού να κατανέμονται σποραδικά. Σε πλεξοειδές κανάλι, οι σημειακές προσαμμώσεις υπόκεινται σε διάβρωση και κινούνται προς τα κάτω ενώ οι προσαμμώσεις στα μέσα του καναλιού υπόκεινται σε διάβρωση στη κορυφή τους μαζί με το περιφερειακές υποχωρήσεις. Τεκμηριώνεται ότι ο πρωταρχικός μηχανισμός συρρίκνωσης των προσαμμώσεων κατά μήκος του κλάδου Yichang-Chenglingji μπορεί να αποδοθεί στη μείωση της συγκέντρωσης ιζημάτων που προκαλείται από το TGD και στην αύξηση της ακόρεστης ικανότητας μεταφοράς ιζημάτων. Επιπλέον, ο τύπος καναλιού μπορεί να επηρεάσει τη μορφολογική εξέλιξη των προσαμμώσεων. Κατά μήκος του κλάδου Yichang-Chenglingji, οι προσαμμώσεις στο ευθυτενές κανάλι επηρεάζονται περισσότερο από τη ροή του νερού από ότι στο πλεξοειδές κανάλι.
Αντικείμενο μελέτης: Ο ποταμός Changjiang προέρχεται από το οροπέδιο Qinghai-Tibet και ρέει ανατολικά προς τη θάλασσα της Ανατολικής Κίνας, με μήκος μεγαλύτερο από 6300 km (Εικόνα 1a). Η λεκάνη απορροής καλύπτει έκταση άνω των 1,8 × 106 km2 και περιλαμβάνει πολυσύνθετους τύπους γεωμορφολογίας, βλάστησης και παραποτάμων. Από τον Ιούνιο του 2003, το TGD παγίδευσε τη πλειονότητα των ιζημάτων στον ταμιευτήρα του, χωρίς να τροποποιήσει σημαντικά το μέγεθος της ροής κατάντη (Dai et al., 2015). Έτσι, η σύνδεση της δραστικά μειωμένης συγκέντρωσης αιωρούμενων ιζημάτων (SSC) και εκκένωσης (SSD) με σχεδόν αμετάβλητη απορροή νερού παράγει αξιοσημείωτη διάβρωση στην κατάντη κοίτη του ποταμού (Yang et al., 2011; Mei et al., 2016; Dai et al., 2016). Οι Xu και Milliman (2009) αποκάλυψαν ότι περίπου το 60% του SSD παγιδεύτηκε πίσω από το TGD κατά τη διάρκεια της περιόδου 2003-2006, το οποίο προκάλεσε σημαντική διάβρωση στο κύριο ρεύμα και στη λίμνη Dongting. Οι Chang et al. (2010) εκτίμησαν ότι το ποσό στερεομεταφοράς κατά μήκος του ποταμού Jing (από το Zhicheng έως το Chenglingji) αντιπροσωπεύει το 78,9% του συνολικού ποσού καθ 'όλο το μήκος του κλάδου από το Yichang στο Chenglingji εντός της περιόδου 2003-2008. Ο Luo (2012) βρήκε μια απότομη διαμήκη μετάβαση του αμμοχάλικου του ιζήματος του πυθμένα του ποταμού στη μέση και στην κάτω πλευρά του ποταμού Yangtze κατά την περίοδο μετά το TGD. Εν τω μεταξύ, ο Yuan (2012) δημοσιοποίησε ότι η πιο προφανής στερεομεταφορά συνέβη αμέσως δίπλα στο TGD, λόγω της αυξημένης δυναμικότητας μεταφοράς ιζημάτων. Οι Dai και Liu (2013) ανέφεραν ότι 10 χρόνια μετά τη λειτουργία του TGD, η διαμόρφωση του καναλιού κατά μήκος της συνάγκειας καθ 'όλη την έκταση του ποταμού και ο πυθμένας του ποταμού θα μετατραπεί από αποθετική πριν από την κατασκευή του φράγματος σε διαβρωτική μετά. Οι Yang et al. (2014) απέδειξαν ότι τα αλλουβιακά και μαιανδρικά κανάλια κατά μήκος του μέσω-κάτω ποταμού Changjiang παρουσίαζαν τάσεις περικοπής λόγω των κατακρατήσεων του TGD. Οι Zhang et al. (2017) έδειξαν ότι η ποτάμια ροή και η λεπτή άμμος αποκαταστάθηκαν το 2003–2014 μετά την κατασκευή του TGD, δεδομένου ότι τα κανάλια του ποταμού δέχτηκαν παρεμβάσεις για την προμήθεια νέων αλλουβιακών ιζημάτων. Παρόλο που έχουν εκτελεστεί εκτενείς μελέτες σχετικά με την απόκριση του κατάντη-γεωμορφολογικού συστήματος στις αλλαγές τις ποτάμιας ροής που προκαλείται από το TGD, λίγη προσοχή αποδίδεται σχετικά με την εξέλιξη της μορφοδυναμικής των προσαμμώσεων κατά μήκος του κλάδου Yichang-Chenglingji (YC) αμέσως μετά το TGD (Εικόνα 1b). Ο κλάδος YC του ποταμού Changjiang καλύπτει μια μεγάλη κλίμακα πολλαπλών προσαμμώσεων (Εικόνα 1b), οι οποίες είναι ευαίσθητες στις πολύπλοκες αλλαγές στο υδρο-ιζηματική δυναμική λόγω της εγκατάστασης του TGD. Για την ανίχνευση της μορφοδυναμικής τω ν προσαμμώσεων κατά μήκος του κλάδου YC του ποταμού Changjiang χρησιμοποιήθηκαν συνθετικά δεδομένα υδρολογίας, αιωρούμενων ιζημάτων και πολλών τηλεσκοπικών δορυφορικών εικόνων. Οι κύριοι στόχοι αυτής της μελέτης, επομένως, είναι: (1) να διερευνηθούν τα χωρικά-χρονικά χαρακτηριστικά των προσαμμώσεων κατά μήκος του κλάδου YC, (2) να διακριθούν τα πιθανά μορφοδυναμικά μοτίβα τους και (3) να προσδιοριστούν οι πιθανοί παράγοντες που μπορούν να επηρεάσουν τις μορφοδυναμικές διεργασίες των προσαμμώσεων.
Περιοχή μελέτης: Αμέσως κατάντη του TGD, ο κλάδος YC βρίσκεται στο πάνω μισό της μεσαίας έκτασης του ποταμού Changjiang και είναι εκεί όπου ο ποταμός μετατρέπεται από βραχώδες φαράγγι σε αλλουβιακή πεδιάδα (Xia et al., 2016) (Εικόνα 1a). Οι αλλουβιακές προσαμμώσεις κατά μήκος του κλάδου YC είναι διαφοροποιημένες μεταξύ τους, και μπορούν να ταξινομηθούν ως σημειακές προσαμμώσεις και προσαμμώσεις στα μέσα του καναλιού, σύμφωνα με τις τοποθεσίες ανάπτυξής τους και τα μοτίβα τους.

'''Μεθοδολογία:'''
Για την ερμηνεία των δορυφορικών εικόνων, χρησιμοποιείται ένας τροποποιημένος κανονικοποιημένος δείκτης νερού (MNDWI) για τον προσδιορισμό της γεωμορφολογίας των σημειακών προσαμμώσεων και των προσαμμώσεων στα μέσα του καναλιού (Xu, 2006; Soti et al., 2009), ο οποίος έχει εφαρμοστεί για τον εντοπισμό της ανάπτυξης των υδάτινων σωμάτων. Αποκαλύπτει αλλαγές στη βλάστηση, περιβαλλοντικές προβλέψεις, αλλαγές στις ακτές και ούτω καθεξής (Hui et al., 2008; Sun et al., 2012; Ullah et al., 2013; Tran et al., 2014; Ghosh et al., 2015). Το MNDWI διαφοροποιεί την εδαφική γεωμορφολογία των προσαμμώσεων από άλλα φυσικά χαρακτηριστικά όπως τα υδατικά σώματα μέσω του τύπου:

[[Αρχείο:As20120_arthro3_formula1.JPG | center |‎]]

Οι διαδικασίες ταξινόμησης και τα αντίστοιχα στατιστικά στοιχεία επιτυγχάνονται με το λογισμικό Esri-ArcGIS (Institute System Research Institute-Arc Geographic Information System) 10.2. Μόλις οριοθετηθεί η συνολική περιοχή προσαμμώσεων, δηλαδή των σημειακών προσαμμώσεων και των προσαμμώσεων στα μέσα του καναλιού, αναλύονται περαιτέρω χρησιμοποιώντας τεχνική διαβαθμισμένων στατιστικών.
Υιοθετήθηκαν οι κλασικές θεωρίες της ικανότητας μεταφοράς ιζημάτων (SCC) (Qian and Wan, 2003), που έχουν εφαρμοστεί καλώς στον ποταμό Changjiang από προηγούμενους ερευνητές (Yu et al., 2005; Li et al., 2011; Yuan et al., 2012), για να απεικονίσουν τις υδρο-ιζηματικές διεργασίες κατάντι. Οι σχετικοί τύποι εμφανίζονται ως εξής:

[[Αρχείο:As20120_arthro3_formula2.JPG | center|]]

όπου Svm είναι η ικανότητα μεταφοράς ιζημάτων (απαραίτητο SSC σε ισορροπία) · Τα k και m είναι σταθερές, και σε αυτή τη μελέτη ορίζονται ως 0,07 και 1,14, αντίστοιχα. Το U είναι η ταχύτητα του νερού. Το g είναι επιτάχυνση βαρύτητας (9,8 m/s2), h είναι το βάθος νερού, ω είναι η ταχύτητα καθίζησης ιζημάτων. Το Sv είναι SSC. Το ω0 ρυθμίζει την ταχύτητα δεδομένου ιζήματος με διάμετρο D και πυκνότητα ρs (2650 kg / m3) και το ρw είναι η πυκνότητα νερού (1000 kg / m3).

'''Αποτελέσματα:''' Η συνολική έκταση των προσαμμώσεων εντός του κλάδου YC μειώνεται κατά 19,23% από 149,04 km2 προ του TGD σε 120,38 km2 το 2016 (Εικόνα 2a). Ενώ οι σημειακές προσαμμώσεις παρουσιάζουν μια παρόμοια παρατηρήσιμη τάση μείωσης στην περιοχή από 109,65 km2 το 2003 σε 86,49 km2 το 2016 (Εικόνα 2b), οι προσαμμώσεις στα μέσα του καναλιού δείχνουν μόνο μια ελαφρά μείωση περιοχής 5,52 km2 για την ίδια περίοδο (Εικόνα 2c). Επιπλέον, το ανάντι αμμοχάλικο και η κατάντι αμμώδης έκταση δείχνουν ποικίλους βαθμούς μεταβολής στην περιοχή των προσαμμώσεων. Συγκεκριμένα, η συνολική έκταση των προσαμμώσεων στη περιοχή αμμοχάλικου έχει απότομη πτώση από 20,79 km2 το 2003 σε 11,24 km2 το 2016 (Εικόνα 3a), ενώ στην αμμώδη έκταση φαίνεται μεγαλύτερη ποσότητα διάβρωσης από 128,30 km2 το 2003 σε 109,14 km2 το 2016 (Εικόνα 3d). Το εμβαδόν των προσαμμώσεων στα μέσα του καναλιού μειώνεται ουσιαστικά στην ανάντη έκταση αλλά δεν έχει παρατηρήσιμη διακύμανση στα κατάντι (Εικόνες 3b και 3e). Ταυτόχρονα, το εμβαδόν των σημειακών προσαμμώσεων στην κατάντη έκταση εμφανίζει μια πιο σημαντική τάση μείωσης από εκείνη στα ανάντι (Εικόνες 3c και 3f). Οι πολυετείς μέσες περιοχές των συνολικών προσαμμώσεων, μέσα στο κανάλι και σημειακά, μειώθηκαν αντίστοιχα κατά 8,73%, 7,72% και 9,10% από το 2000–2003 έως το 2004–2016. Πρέπει να τονιστεί ότι ολόκληρη η περιοχή των προσαμμώσεων στα ανάντι φτάνει μόνο το 20% αυτής των κατάντι και εμφανίζεται μια φθίνουσα τάση από έτος σε έτος (Εικόνες 3a και 3d). Εκτός αυτού, το συνολικό πλάτος του υδάτινου σώματος (TWSW) σε ολόκληρη την έκτασή του, το ανάντι αμμοχάλικο και η κατάντη αμμώδης έκταση παρουσιάζουν σημαντικά διευρυνόμενη τάση, αυξανόμενο αντίστοιχα κατά 9,29%, 9,73% και 9,10% από το στάδιο πριν από το TGD έως το 2016 (Εικόνα 4). Αυτό σημαίνει ότι η μείωση του εμβαδού των προσαμμώσεων έχει διευρύνει το TWSW σε κάποιο βαθμό.

'''Συμπεράσματα:'''
(1) Η περιοχή των προσαμμώσεων κατά μήκος του κλάδου Yichang-Chenglingji μειώνεται από 149,04 km2 το 2003 σε 120,38 km2 το 2016, με τις περιοχές σημειακών προσαμμώσεων και προσαμμώσεων στα μέσα του καναλιού αντίστοιχα να μειώνονται κατά 14,00% και 21,12%. Περαιτέρω, το εμβαδόν των προσαμμώσεων στο ανάντι αμμοχάλικο μειώνεται κατά 45,96%, ενώ στην κατάντη αμμώδη έκταση μειώνεται κατά 14,93% μετά την κατασκευή TGD.
(2) Οι προσαμμώσεις σε διαφορετικούς τύπους καναλιών εμφανίζουν διαφορετικά μορφολογικά χαρακτηριστικά: οι προσαμμώσεις στα μέσα του καναλιού σε ευθυτενές κανάλι εμφανίζουν μετακίνηση προς τα κάτω, αλλά διατηρούν ένα βασικό προφίλ. Οι σημειακές προσαμμώσεις στο μαιανδρικό κανάλι δείχνουν αντίστοιχα διάβρωση και εναπόθεση στις κυρτές και κοίλες όχθες με συγκεκριμένες προσαμμώσεις στα μέσα του καναλιού να κατανέμονται σποραδικά. Οι σημειακές προσαμμώσεις στα πλεξοειδή κανάλια δέχονται διάβρωση και μεταναστεύουν κατάντι ενώ οι προσαμμώσεις στα μέσα του καναλιού εμφανίζουν διάβρωση στο τμήμα της κορυφής τους.
(3) Το φράγμα Three Gorges προκάλεσε αξιοσημείωτο έλλειμμα κορεσμού της φέρουσας ικανότητας ιζήματος, που είναι ο κύριος μηχανισμός στερεομεταφοράς και συρρίκνωσης των προσαμμώσεων κατά μήκος του κλάδου Yichang-Chenglingji. Το μοτίβο των καναλιών μπορεί να επηρεάσει τις γεωμορφολογικές εξελίξεις των προσαμμώσεων σε κάποιο βαθμό, καθώς οι προσαμμώσεις στα ευθυτενή κανάλια είναι πιο ευαίσθητες στη ροή του νερού από τα πλεξοειδή κανάλια.

[[category:Εκτίμηση φυσικών χαρακτηριστικών]]

Επιπτώσεις στα αμέσως κατάντη του Φράγματος των Τριών Φαραγγιών στη μορφοδυναμική των προσαμμώσεων του ποταμού Changjiang στη Κίνα

2021-01-19T13:03:30Z

Achilleas Stamatiadis:

[[Εικόνα:as2021_arthro3_eikona1.png | thumb | right | Εικόνα 1. Περιοχή μελέτης. (a) Η τοποθεσία του ποταμού Changjiang και του κλάδου Yichang-Chenglingji. (b) Ο κλάδος Yichang-Chenglingji]]
[[Εικόνα:as2021_arthro3_eikona2.png | thumb | right | Εικόνα 2. Χρονικές διαφοροποιήσεις των προσαμμώσεων στον κλάδο YC μεταξύ 2003 και 2016. (a) ST : Συνολικές προσαμμώσεις, (b) SMC : προσαμμώσεις στα μέσα του καναλιού και (c) σημειακές προσαμμώσεις]]
[[Εικόνα:as2021_arthro3_eikona3.png | thumb | right | Εικόνα 3. Χρονικές διαφοροποιήσεις των προσαμμώσεων στην ανάντι έκταση αμμοχάλικου (a-c) και στην κατάντη αμμώδη έκταση (d-f)]]
[[Εικόνα:as2021_arthro3_eikona4.png | thumb | right | Εικόνα 4. Χρονικές διαφοροποιήσεις του συνολικού πλάτους της υδάτινης επιφάνειας (TWSW) για (a) τον κλάδο YC, (b) την ανάντη έκταση αμμοχάλικου και (c) την κατάντη αμμώδη έκταση]]

'''Αντικείμενο Εφαρμογής:''' Επιπτώσεις στα αμέσως κατάντη του Φράγματος των Τριών Φαραγγιών στη μορφοδυναμική των προσαμμώσεων του καναλιού μεταξύ του κλάδου Yichang-Chenglingji του ποταμού Changjiang στη Κίνα

'''Πρωτότυπος Τίτλος:''' '' 'Immediately downstream effects of Three Gorges Dam on channel sandbars morphodynamic between Yichang-Chenglingji Reach of the Changjiang River, China' ''

'''Συγγραφείς:''' WANG Jie(1), DAI Zhijun(1),(2), MEI Xuefei(1), LOU Yaying(1), WEI Wen(1) and GE Zhenpeng(1)

''
(1) State Key Laboratory of Estuarine and Coastal Research, East China Normal University, Shanghai 200062, China
(2) Laboratory for Marine Geology, Qingdao National Laboratory for Marine Science and Technology, Qingdao, 266061, China''

'''Πηγή:''' Journal of Geographical Sciences volume 28, pages629–646(2018) [https://doi.org/10.1007/s11442-018-1495-8 (1)]

'''Λέξεις Κλειδιά:''' Mορφοδυναμική, Προσαμμώσεις, Φράγμα Τριών Φαραγγιών, Three Gorges Dam (TGD), Τηλεπισκόπηση, Yichang-Chenglingji, Ποταμός Changjiang

'''Περίληψη:''' Οι προσαμμώσεις είναι ζωτικής οικολογικής και περιβαλλοντικής σημασίας, ωστόσο έχουν υποστεί έντονες επιρροές από τις ανθρώπινες δραστηριότητες. Οι μορφοδυναμικές διεργασίες των προσαμμώσεων κατά μήκος του κλάδου Yichang-Chenglingji του ποταμού Changjiang, δηλαδή του καναλιού αμέσως μετά το φράγμα των Τριών Φαραγγιών (Three Gorges Dam - TGD), αξιολογούνται βάσει εικόνων τηλεπισκόπησης μεταξύ του 2000 και του 2016. Μπορεί να διαπιστωθεί ότι ολόκληρη η περιοχή των προσαμμώσεων μειώνεται δραστικά κατά 19,23%, από 149,04 km2 το 2003 σε 120,38 km2 το 2016, συνοδευόμενη από αύξηση του πλάτους της επιφάνειας του νερού. Λόγω των διαφορών στο μέγεθος των κόκκων των ιζημάτων και στην αντοχή κατά της διάβρωσης, η περιοχή των προσαμμώσεων στο ανάντι αμμοχάλικο (Yichang-Dabujie) και ο κατάντι αμμώδης κλάδος (Dabujie-Chenglingji) μειώνονται κατά 45,94% (από 20,79 km2 σε 11,24 km2) και 14,93 % (από 128,30 km2 έως 109,14 km2), αντίστοιχα. Περαιτέρω, οι μορφολογικές εξελίξεις των προσαμμώσεων επηρεάζονται από τον τύπο του καναλιού: σε ευθυτενές κανάλι με μικρές καμπές, οι προσαμμώσεις στα μέσα του καναλιού εμφανίζουν μετακίνηση προς τα κάτω ενώ διατηρούν το βασικό τους προφίλ. Σε κανάλι μαιάνδρου, οι σημειακές προσαμμώσεις υπόκεινται σε διάβρωση και εναποτίθενται σε κυρτή και κοίλη κοίτη αντίστοιχα, με τις προσαμμώσεις στα μέσα του καναλιού να κατανέμονται σποραδικά. Σε πλεξοειδές κανάλι, οι σημειακές προσαμμώσεις υπόκεινται σε διάβρωση και κινούνται προς τα κάτω ενώ οι προσαμμώσεις στα μέσα του καναλιού υπόκεινται σε διάβρωση στη κορυφή τους μαζί με το περιφερειακές υποχωρήσεις. Τεκμηριώνεται ότι ο πρωταρχικός μηχανισμός συρρίκνωσης των προσαμμώσεων κατά μήκος του κλάδου Yichang-Chenglingji μπορεί να αποδοθεί στη μείωση της συγκέντρωσης ιζημάτων που προκαλείται από το TGD και στην αύξηση της ακόρεστης ικανότητας μεταφοράς ιζημάτων. Επιπλέον, ο τύπος καναλιού μπορεί να επηρεάσει τη μορφολογική εξέλιξη των προσαμμώσεων. Κατά μήκος του κλάδου Yichang-Chenglingji, οι προσαμμώσεις στο ευθυτενές κανάλι επηρεάζονται περισσότερο από τη ροή του νερού από ότι στο πλεξοειδές κανάλι.
Αντικείμενο μελέτης: Ο ποταμός Changjiang προέρχεται από το οροπέδιο Qinghai-Tibet και ρέει ανατολικά προς τη θάλασσα της Ανατολικής Κίνας, με μήκος μεγαλύτερο από 6300 km (Εικόνα 1α). Η λεκάνη απορροής καλύπτει έκταση άνω των 1,8 × 106 km2 και περιλαμβάνει πολυσύνθετους τύπους γεωμορφολογίας, βλάστησης και παραποτάμων. Από τον Ιούνιο του 2003, το TGD παγίδευσε τη πλειονότητα των ιζημάτων στον ταμιευτήρα του, χωρίς να τροποποιήσει σημαντικά το μέγεθος της ροής κατάντη (Dai et al., 2015). Έτσι, η σύνδεση της δραστικά μειωμένης συγκέντρωσης αιωρούμενων ιζημάτων (SSC) και εκκένωσης (SSD) με σχεδόν αμετάβλητη απορροή νερού παράγει αξιοσημείωτη διάβρωση στην κατάντη κοίτη του ποταμού (Yang et al., 2011; Mei et al., 2016; Dai et al., 2016). Οι Xu και Milliman (2009) αποκάλυψαν ότι περίπου το 60% του SSD παγιδεύτηκε πίσω από το TGD κατά τη διάρκεια της περιόδου 2003-2006, το οποίο προκάλεσε σημαντική διάβρωση στο κύριο ρεύμα και στη λίμνη Dongting. Οι Chang et al. (2010) εκτίμησαν ότι το ποσό στερεομεταφοράς κατά μήκος του ποταμού Jing (από το Zhicheng έως το Chenglingji) αντιπροσωπεύει το 78,9% του συνολικού ποσού καθ 'όλο το μήκος του κλάδου από το Yichang στο Chenglingji εντός της περιόδου 2003-2008. Ο Luo (2012) βρήκε μια απότομη διαμήκη μετάβαση του αμμοχάλικου του ιζήματος του πυθμένα του ποταμού στη μέση και στην κάτω πλευρά του ποταμού Yangtze κατά την περίοδο μετά το TGD. Εν τω μεταξύ, ο Yuan (2012) δημοσιοποίησε ότι η πιο προφανής στερεομεταφορά συνέβη αμέσως δίπλα στο TGD, λόγω της αυξημένης δυναμικότητας μεταφοράς ιζημάτων. Οι Dai και Liu (2013) ανέφεραν ότι 10 χρόνια μετά τη λειτουργία του TGD, η διαμόρφωση του καναλιού κατά μήκος της συνάγκειας καθ 'όλη την έκταση του ποταμού και ο πυθμένας του ποταμού θα μετατραπεί από αποθετική πριν από την κατασκευή του φράγματος σε διαβρωτική μετά. Οι Yang et al. (2014) απέδειξαν ότι τα αλλουβιακά και μαιανδρικά κανάλια κατά μήκος του μέσω-κάτω ποταμού Changjiang παρουσίαζαν τάσεις περικοπής λόγω των κατακρατήσεων του TGD. Οι Zhang et al. (2017) έδειξαν ότι η ποτάμια ροή και η λεπτή άμμος αποκαταστάθηκαν το 2003–2014 μετά την κατασκευή του TGD, δεδομένου ότι τα κανάλια του ποταμού δέχτηκαν παρεμβάσεις για την προμήθεια νέων αλλουβιακών ιζημάτων. Παρόλο που έχουν εκτελεστεί εκτενείς μελέτες σχετικά με την απόκριση του κατάντη-γεωμορφολογικού συστήματος στις αλλαγές τις ποτάμιας ροής που προκαλείται από το TGD, λίγη προσοχή αποδίδεται σχετικά με την εξέλιξη της μορφοδυναμικής των προσαμμώσεων κατά μήκος του κλάδου Yichang-Chenglingji (YC) αμέσως μετά το TGD (Εικόνα 1b). Ο κλάδος YC του ποταμού Changjiang καλύπτει μια μεγάλη κλίμακα πολλαπλών προσαμμώσεων (Εικόνα 1b), οι οποίες είναι ευαίσθητες στις πολύπλοκες αλλαγές στο υδρο-ιζηματική δυναμική λόγω της εγκατάστασης του TGD. Για την ανίχνευση της μορφοδυναμικής τω ν προσαμμώσεων κατά μήκος του κλάδου YC του ποταμού Changjiang χρησιμοποιήθηκαν συνθετικά δεδομένα υδρολογίας, αιωρούμενων ιζημάτων και πολλών τηλεσκοπικών δορυφορικών εικόνων. Οι κύριοι στόχοι αυτής της μελέτης, επομένως, είναι: (1) να διερευνηθούν τα χωρικά-χρονικά χαρακτηριστικά των προσαμμώσεων κατά μήκος του κλάδου YC, (2) να διακριθούν τα πιθανά μορφοδυναμικά μοτίβα τους και (3) να προσδιοριστούν οι πιθανοί παράγοντες που μπορούν να επηρεάσουν τις μορφοδυναμικές διεργασίες των προσαμμώσεων.
Περιοχή μελέτης: Αμέσως κατάντη του TGD, ο κλάδος YC βρίσκεται στο πάνω μισό της μεσαίας έκτασης του ποταμού Changjiang και είναι εκεί όπου ο ποταμός μετατρέπεται από βραχώδες φαράγγι σε αλλουβιακή πεδιάδα (Xia et al., 2016) (Εικόνα 1a). Οι αλλουβιακές προσαμμώσεις κατά μήκος του κλάδου YC είναι διαφοροποιημένες μεταξύ τους, και μπορούν να ταξινομηθούν ως σημειακές προσαμμώσεις και προσαμμώσεις στα μέσα του καναλιού, σύμφωνα με τις τοποθεσίες ανάπτυξής τους και τα μοτίβα τους.

'''Μεθοδολογία:'''
Για την ερμηνεία των δορυφορικών εικόνων, χρησιμοποιείται ένας τροποποιημένος κανονικοποιημένος δείκτης νερού (MNDWI) για τον προσδιορισμό της γεωμορφολογίας των σημειακών προσαμμώσεων και των προσαμμώσεων στα μέσα του καναλιού (Xu, 2006; Soti et al., 2009), ο οποίος έχει εφαρμοστεί για τον εντοπισμό της ανάπτυξης των υδάτινων σωμάτων. Αποκαλύπτει αλλαγές στη βλάστηση, περιβαλλοντικές προβλέψεις, αλλαγές στις ακτές και ούτω καθεξής (Hui et al., 2008; Sun et al., 2012; Ullah et al., 2013; Tran et al., 2014; Ghosh et al., 2015). Το MNDWI διαφοροποιεί την εδαφική γεωμορφολογία των προσαμμώσεων από άλλα φυσικά χαρακτηριστικά όπως τα υδατικά σώματα μέσω του τύπου:

[[Αρχείο:As20120_arthro3_formula1.JPG | center |‎]]

Οι διαδικασίες ταξινόμησης και τα αντίστοιχα στατιστικά στοιχεία επιτυγχάνονται με το λογισμικό Esri-ArcGIS (Institute System Research Institute-Arc Geographic Information System) 10.2. Μόλις οριοθετηθεί η συνολική περιοχή προσαμμώσεων, δηλαδή των σημειακών προσαμμώσεων και των προσαμμώσεων στα μέσα του καναλιού, αναλύονται περαιτέρω χρησιμοποιώντας τεχνική διαβαθμισμένων στατιστικών.
Υιοθετήθηκαν οι κλασικές θεωρίες της ικανότητας μεταφοράς ιζημάτων (SCC) (Qian and Wan, 2003), που έχουν εφαρμοστεί καλώς στον ποταμό Changjiang από προηγούμενους ερευνητές (Yu et al., 2005; Li et al., 2011; Yuan et al., 2012), για να απεικονίσουν τις υδρο-ιζηματικές διεργασίες κατάντι. Οι σχετικοί τύποι εμφανίζονται ως εξής:

[[Αρχείο:As20120_arthro3_formula2.JPG | center|]]

όπου Svm είναι η ικανότητα μεταφοράς ιζημάτων (απαραίτητο SSC σε ισορροπία) · Τα k και m είναι σταθερές, και σε αυτή τη μελέτη ορίζονται ως 0,07 και 1,14, αντίστοιχα. Το U είναι η ταχύτητα του νερού. Το g είναι επιτάχυνση βαρύτητας (9,8 m/s2), h είναι το βάθος νερού, ω είναι η ταχύτητα καθίζησης ιζημάτων. Το Sv είναι SSC. Το ω0 ρυθμίζει την ταχύτητα δεδομένου ιζήματος με διάμετρο D και πυκνότητα ρs (2650 kg / m3) και το ρw είναι η πυκνότητα νερού (1000 kg / m3).

'''Αποτελέσματα:''' Η συνολική έκταση των προσαμμώσεων εντός του κλάδου YC μειώνεται κατά 19,23% από 149,04 km2 προ του TGD σε 120,38 km2 το 2016 (Εικόνα 2a). Ενώ οι σημειακές προσαμμώσεις παρουσιάζουν μια παρόμοια παρατηρήσιμη τάση μείωσης στην περιοχή από 109,65 km2 το 2003 σε 86,49 km2 το 2016 (Εικόνα 2b), οι προσαμμώσεις στα μέσα του καναλιού δείχνουν μόνο μια ελαφρά μείωση περιοχής 5,52 km2 για την ίδια περίοδο (Εικόνα 2c). Επιπλέον, το ανάντι αμμοχάλικο και η κατάντι αμμώδης έκταση δείχνουν ποικίλους βαθμούς μεταβολής στην περιοχή των προσαμμώσεων. Συγκεκριμένα, η συνολική έκταση των προσαμμώσεων στη περιοχή αμμοχάλικου έχει απότομη πτώση από 20,79 km2 το 2003 σε 11,24 km2 το 2016 (Εικόνα 3a), ενώ στην αμμώδη έκταση φαίνεται μεγαλύτερη ποσότητα διάβρωσης από 128,30 km2 το 2003 σε 109,14 km2 το 2016 (Εικόνα 3d). Το εμβαδόν των προσαμμώσεων στα μέσα του καναλιού μειώνεται ουσιαστικά στην ανάντη έκταση αλλά δεν έχει παρατηρήσιμη διακύμανση στα κατάντι (Εικόνες 3b και 3e). Ταυτόχρονα, το εμβαδόν των σημειακών προσαμμώσεων στην κατάντη έκταση εμφανίζει μια πιο σημαντική τάση μείωσης από εκείνη στα ανάντι (Εικόνες 3c και 3f). Οι πολυετείς μέσες περιοχές των συνολικών προσαμμώσεων, μέσα στο κανάλι και σημειακά, μειώθηκαν αντίστοιχα κατά 8,73%, 7,72% και 9,10% από το 2000–2003 έως το 2004–2016. Πρέπει να τονιστεί ότι ολόκληρη η περιοχή των προσαμμώσεων στα ανάντι φτάνει μόνο το 20% αυτής των κατάντι και εμφανίζεται μια φθίνουσα τάση από έτος σε έτος (Εικόνες 3a και 3d). Εκτός αυτού, το συνολικό πλάτος του υδάτινου σώματος (TWSW) σε ολόκληρη την έκτασή του, το ανάντι αμμοχάλικο και η κατάντη αμμώδης έκταση παρουσιάζουν σημαντικά διευρυνόμενη τάση, αυξανόμενο αντίστοιχα κατά 9,29%, 9,73% και 9,10% από το στάδιο πριν από το TGD έως το 2016 (Εικόνα 4). Αυτό σημαίνει ότι η μείωση του εμβαδού των προσαμμώσεων έχει διευρύνει το TWSW σε κάποιο βαθμό.

'''Συμπεράσματα:'''
(1) Η περιοχή των προσαμμώσεων κατά μήκος του κλάδου Yichang-Chenglingji μειώνεται από 149,04 km2 το 2003 σε 120,38 km2 το 2016, με τις περιοχές σημειακών προσαμμώσεων και προσαμμώσεων στα μέσα του καναλιού αντίστοιχα να μειώνονται κατά 14,00% και 21,12%. Περαιτέρω, το εμβαδόν των προσαμμώσεων στο ανάντι αμμοχάλικο μειώνεται κατά 45,96%, ενώ στην κατάντη αμμώδη έκταση μειώνεται κατά 14,93% μετά την κατασκευή TGD.
(2) Οι προσαμμώσεις σε διαφορετικούς τύπους καναλιών εμφανίζουν διαφορετικά μορφολογικά χαρακτηριστικά: οι προσαμμώσεις στα μέσα του καναλιού σε ευθυτενές κανάλι εμφανίζουν μετακίνηση προς τα κάτω, αλλά διατηρούν ένα βασικό προφίλ. Οι σημειακές προσαμμώσεις στο μαιανδρικό κανάλι δείχνουν αντίστοιχα διάβρωση και εναπόθεση στις κυρτές και κοίλες όχθες με συγκεκριμένες προσαμμώσεις στα μέσα του καναλιού να κατανέμονται σποραδικά. Οι σημειακές προσαμμώσεις στα πλεξοειδή κανάλια δέχονται διάβρωση και μεταναστεύουν κατάντι ενώ οι προσαμμώσεις στα μέσα του καναλιού εμφανίζουν διάβρωση στο τμήμα της κορυφής τους.
(3) Το φράγμα Three Gorges προκάλεσε αξιοσημείωτο έλλειμμα κορεσμού της φέρουσας ικανότητας ιζήματος, που είναι ο κύριος μηχανισμός στερεομεταφοράς και συρρίκνωσης των προσαμμώσεων κατά μήκος του κλάδου Yichang-Chenglingji. Το μοτίβο των καναλιών μπορεί να επηρεάσει τις γεωμορφολογικές εξελίξεις των προσαμμώσεων σε κάποιο βαθμό, καθώς οι προσαμμώσεις στα ευθυτενή κανάλια είναι πιο ευαίσθητες στη ροή του νερού από τα πλεξοειδή κανάλια.

[[category:Εκτίμηση φυσικών χαρακτηριστικών]]

Επιπτώσεις στα αμέσως κατάντη του Φράγματος των Τριών Φαραγγιών στη μορφοδυναμική των προσαμμώσεων του ποταμού Changjiang στη Κίνα

2021-01-19T12:58:21Z

Achilleas Stamatiadis: Νέα σελίδα με '[[Εικόνα:as2021_arthro3_eikona1.png | thumb | right | Εικόνα 1. Περιοχή μελέτης. (a) Η τοποθεσία του ποταμού Changjiang κα...'

[[Εικόνα:as2021_arthro3_eikona1.png | thumb | right | Εικόνα 1. Περιοχή μελέτης. (a) Η τοποθεσία του ποταμού Changjiang και του κλάδου Yichang-Chenglingji. (b) Ο κλάδος Yichang-Chenglingji]]
[[Εικόνα:as2021_arthro3_eikona2.png | thumb | right | Εικόνα 2. Χρονικές διαφοροποιήσεις των προσαμμώσεων στον κλάδο YC μεταξύ 2003 και 2016. (a) ST : Συνολικές προσαμμώσεις, (b) SMC : προσαμμώσεις στα μέσα του καναλιού και (c) σημειακές προσαμμώσεις]]
[[Εικόνα:as2021_arthro3_eikona3.png | thumb | right | Εικόνα 3. Χρονικές διαφοροποιήσεις των προσαμμώσεων στην ανάντι έκταση αμμοχάλικου (a-c) και στην κατάντη αμμώδη έκταση (d-f)]]
[[Εικόνα:as2021_arthro3_eikona4.png | thumb | right | Εικόνα 4. Χρονικές διαφοροποιήσεις του συνολικού πλάτους της υδάτινης επιφάνειας (TWSW) για (a) τον κλάδο YC, (b) την ανάντη έκταση αμμοχάλικου και (c) την κατάντη αμμώδη έκταση]]

'''Αντικείμενο Εφαρμογής:''' Επιπτώσεις στα αμέσως κατάντη του Φράγματος των Τριών Φαραγγιών στη μορφοδυναμική των προσαμμώσεων του καναλιού μεταξύ του κλάδου Yichang-Chenglingji του ποταμού Changjiang στη Κίνα

'''Πρωτότυπος Τίτλος:''' '' 'Immediately downstream effects of Three Gorges Dam on channel sandbars morphodynamic between Yichang-Chenglingji Reach of the Changjiang River, China' ''
'''Συγγραφείς:''' WANG Jie(1), DAI Zhijun(1),(2), MEI Xuefei(1), LOU Yaying(1), WEI Wen(1) and GE Zhenpeng(1)

''
(1) State Key Laboratory of Estuarine and Coastal Research, East China Normal University, Shanghai 200062, China
(2) Laboratory for Marine Geology, Qingdao National Laboratory for Marine Science and Technology, Qingdao, 266061, China''

'''Πηγή:''' Journal of Geographical Sciences volume 28, pages629–646(2018) [https://doi.org/10.1007/s11442-018-1495-8 (1)]

'''Λέξεις Κλειδιά:''' Mορφοδυναμική, Προσαμμώσεις, Φράγμα Τριών Φαραγγιών, Three Gorges Dam (TGD), Τηλεπισκόπηση, Yichang-Chenglingji, Ποταμός Changjiang

'''Περίληψη:''' Οι προσαμμώσεις είναι ζωτικής οικολογικής και περιβαλλοντικής σημασίας, ωστόσο έχουν υποστεί έντονες επιρροές από τις ανθρώπινες δραστηριότητες. Οι μορφοδυναμικές διεργασίες των προσαμμώσεων κατά μήκος του κλάδου Yichang-Chenglingji του ποταμού Changjiang, δηλαδή του καναλιού αμέσως μετά το φράγμα των Τριών Φαραγγιών (Three Gorges Dam - TGD), αξιολογούνται βάσει εικόνων τηλεπισκόπησης μεταξύ του 2000 και του 2016. Μπορεί να διαπιστωθεί ότι ολόκληρη η περιοχή των προσαμμώσεων μειώνεται δραστικά κατά 19,23%, από 149,04 km2 το 2003 σε 120,38 km2 το 2016, συνοδευόμενη από αύξηση του πλάτους της επιφάνειας του νερού. Λόγω των διαφορών στο μέγεθος των κόκκων των ιζημάτων και στην αντοχή κατά της διάβρωσης, η περιοχή των προσαμμώσεων στο ανάντι αμμοχάλικο (Yichang-Dabujie) και ο κατάντι αμμώδης κλάδος (Dabujie-Chenglingji) μειώνονται κατά 45,94% (από 20,79 km2 σε 11,24 km2) και 14,93 % (από 128,30 km2 έως 109,14 km2), αντίστοιχα. Περαιτέρω, οι μορφολογικές εξελίξεις των προσαμμώσεων επηρεάζονται από τον τύπο του καναλιού: σε ευθυτενές κανάλι με μικρές καμπές, οι προσαμμώσεις στα μέσα του καναλιού εμφανίζουν μετακίνηση προς τα κάτω ενώ διατηρούν το βασικό τους προφίλ. Σε κανάλι μαιάνδρου, οι σημειακές προσαμμώσεις υπόκεινται σε διάβρωση και εναποτίθενται σε κυρτή και κοίλη κοίτη αντίστοιχα, με τις προσαμμώσεις στα μέσα του καναλιού να κατανέμονται σποραδικά. Σε πλεξοειδές κανάλι, οι σημειακές προσαμμώσεις υπόκεινται σε διάβρωση και κινούνται προς τα κάτω ενώ οι προσαμμώσεις στα μέσα του καναλιού υπόκεινται σε διάβρωση στη κορυφή τους μαζί με το περιφερειακές υποχωρήσεις. Τεκμηριώνεται ότι ο πρωταρχικός μηχανισμός συρρίκνωσης των προσαμμώσεων κατά μήκος του κλάδου Yichang-Chenglingji μπορεί να αποδοθεί στη μείωση της συγκέντρωσης ιζημάτων που προκαλείται από το TGD και στην αύξηση της ακόρεστης ικανότητας μεταφοράς ιζημάτων. Επιπλέον, ο τύπος καναλιού μπορεί να επηρεάσει τη μορφολογική εξέλιξη των προσαμμώσεων. Κατά μήκος του κλάδου Yichang-Chenglingji, οι προσαμμώσεις στο ευθυτενές κανάλι επηρεάζονται περισσότερο από τη ροή του νερού από ότι στο πλεξοειδές κανάλι.
Αντικείμενο μελέτης: Ο ποταμός Changjiang προέρχεται από το οροπέδιο Qinghai-Tibet και ρέει ανατολικά προς τη θάλασσα της Ανατολικής Κίνας, με μήκος μεγαλύτερο από 6300 km (Εικόνα 1α). Η λεκάνη απορροής καλύπτει έκταση άνω των 1,8 × 106 km2 και περιλαμβάνει πολυσύνθετους τύπους γεωμορφολογίας, βλάστησης και παραποτάμων. Από τον Ιούνιο του 2003, το TGD παγίδευσε τη πλειονότητα των ιζημάτων στον ταμιευτήρα του, χωρίς να τροποποιήσει σημαντικά το μέγεθος της ροής κατάντη (Dai et al., 2015). Έτσι, η σύνδεση της δραστικά μειωμένης συγκέντρωσης αιωρούμενων ιζημάτων (SSC) και εκκένωσης (SSD) με σχεδόν αμετάβλητη απορροή νερού παράγει αξιοσημείωτη διάβρωση στην κατάντη κοίτη του ποταμού (Yang et al., 2011; Mei et al., 2016; Dai et al., 2016). Οι Xu και Milliman (2009) αποκάλυψαν ότι περίπου το 60% του SSD παγιδεύτηκε πίσω από το TGD κατά τη διάρκεια της περιόδου 2003-2006, το οποίο προκάλεσε σημαντική διάβρωση στο κύριο ρεύμα και στη λίμνη Dongting. Οι Chang et al. (2010) εκτίμησαν ότι το ποσό στερεομεταφοράς κατά μήκος του ποταμού Jing (από το Zhicheng έως το Chenglingji) αντιπροσωπεύει το 78,9% του συνολικού ποσού καθ 'όλο το μήκος του κλάδου από το Yichang στο Chenglingji εντός της περιόδου 2003-2008. Ο Luo (2012) βρήκε μια απότομη διαμήκη μετάβαση του αμμοχάλικου του ιζήματος του πυθμένα του ποταμού στη μέση και στην κάτω πλευρά του ποταμού Yangtze κατά την περίοδο μετά το TGD. Εν τω μεταξύ, ο Yuan (2012) δημοσιοποίησε ότι η πιο προφανής στερεομεταφορά συνέβη αμέσως δίπλα στο TGD, λόγω της αυξημένης δυναμικότητας μεταφοράς ιζημάτων. Οι Dai και Liu (2013) ανέφεραν ότι 10 χρόνια μετά τη λειτουργία του TGD, η διαμόρφωση του καναλιού κατά μήκος της συνάγκειας καθ 'όλη την έκταση του ποταμού και ο πυθμένας του ποταμού θα μετατραπεί από αποθετική πριν από την κατασκευή του φράγματος σε διαβρωτική μετά. Οι Yang et al. (2014) απέδειξαν ότι τα αλλουβιακά και μαιανδρικά κανάλια κατά μήκος του μέσω-κάτω ποταμού Changjiang παρουσίαζαν τάσεις περικοπής λόγω των κατακρατήσεων του TGD. Οι Zhang et al. (2017) έδειξαν ότι η ποτάμια ροή και η λεπτή άμμος αποκαταστάθηκαν το 2003–2014 μετά την κατασκευή του TGD, δεδομένου ότι τα κανάλια του ποταμού δέχτηκαν παρεμβάσεις για την προμήθεια νέων αλλουβιακών ιζημάτων. Παρόλο που έχουν εκτελεστεί εκτενείς μελέτες σχετικά με την απόκριση του κατάντη-γεωμορφολογικού συστήματος στις αλλαγές τις ποτάμιας ροής που προκαλείται από το TGD, λίγη προσοχή αποδίδεται σχετικά με την εξέλιξη της μορφοδυναμικής των προσαμμώσεων κατά μήκος του κλάδου Yichang-Chenglingji (YC) αμέσως μετά το TGD (Εικόνα 1b). Ο κλάδος YC του ποταμού Changjiang καλύπτει μια μεγάλη κλίμακα πολλαπλών προσαμμώσεων (Εικόνα 1b), οι οποίες είναι ευαίσθητες στις πολύπλοκες αλλαγές στο υδρο-ιζηματική δυναμική λόγω της εγκατάστασης του TGD. Για την ανίχνευση της μορφοδυναμικής τω ν προσαμμώσεων κατά μήκος του κλάδου YC του ποταμού Changjiang χρησιμοποιήθηκαν συνθετικά δεδομένα υδρολογίας, αιωρούμενων ιζημάτων και πολλών τηλεσκοπικών δορυφορικών εικόνων. Οι κύριοι στόχοι αυτής της μελέτης, επομένως, είναι: (1) να διερευνηθούν τα χωρικά-χρονικά χαρακτηριστικά των προσαμμώσεων κατά μήκος του κλάδου YC, (2) να διακριθούν τα πιθανά μορφοδυναμικά μοτίβα τους και (3) να προσδιοριστούν οι πιθανοί παράγοντες που μπορούν να επηρεάσουν τις μορφοδυναμικές διεργασίες των προσαμμώσεων.
Περιοχή μελέτης: Αμέσως κατάντη του TGD, ο κλάδος YC βρίσκεται στο πάνω μισό της μεσαίας έκτασης του ποταμού Changjiang και είναι εκεί όπου ο ποταμός μετατρέπεται από βραχώδες φαράγγι σε αλλουβιακή πεδιάδα (Xia et al., 2016) (Εικόνα 1a). Οι αλλουβιακές προσαμμώσεις κατά μήκος του κλάδου YC είναι διαφοροποιημένες μεταξύ τους, και μπορούν να ταξινομηθούν ως σημειακές προσαμμώσεις και προσαμμώσεις στα μέσα του καναλιού, σύμφωνα με τις τοποθεσίες ανάπτυξής τους και τα μοτίβα τους.

'''Μεθοδολογία:'''
Για την ερμηνεία των δορυφορικών εικόνων, χρησιμοποιείται ένας τροποποιημένος κανονικοποιημένος δείκτης νερού (MNDWI) για τον προσδιορισμό της γεωμορφολογίας των σημειακών προσαμμώσεων και των προσαμμώσεων στα μέσα του καναλιού (Xu, 2006; Soti et al., 2009), ο οποίος έχει εφαρμοστεί για τον εντοπισμό της ανάπτυξης των υδάτινων σωμάτων. Αποκαλύπτει αλλαγές στη βλάστηση, περιβαλλοντικές προβλέψεις, αλλαγές στις ακτές και ούτω καθεξής (Hui et al., 2008; Sun et al., 2012; Ullah et al., 2013; Tran et al., 2014; Ghosh et al., 2015). Το MNDWI διαφοροποιεί την εδαφική γεωμορφολογία των προσαμμώσεων από άλλα φυσικά χαρακτηριστικά όπως τα υδατικά σώματα μέσω του τύπου:

[[Αρχείο:As20120_arthro3_formula1.JPG | center |‎]]

Οι διαδικασίες ταξινόμησης και τα αντίστοιχα στατιστικά στοιχεία επιτυγχάνονται με το λογισμικό Esri-ArcGIS (Institute System Research Institute-Arc Geographic Information System) 10.2. Μόλις οριοθετηθεί η συνολική περιοχή προσαμμώσεων, δηλαδή των σημειακών προσαμμώσεων και των προσαμμώσεων στα μέσα του καναλιού, αναλύονται περαιτέρω χρησιμοποιώντας τεχνική διαβαθμισμένων στατιστικών.
Υιοθετήθηκαν οι κλασικές θεωρίες της ικανότητας μεταφοράς ιζημάτων (SCC) (Qian and Wan, 2003), που έχουν εφαρμοστεί καλώς στον ποταμό Changjiang από προηγούμενους ερευνητές (Yu et al., 2005; Li et al., 2011; Yuan et al., 2012), για να απεικονίσουν τις υδρο-ιζηματικές διεργασίες κατάντι. Οι σχετικοί τύποι εμφανίζονται ως εξής:

[[Αρχείο:As20120_arthro3_formula2.JPG | center|]]

όπου Svm είναι η ικανότητα μεταφοράς ιζημάτων (απαραίτητο SSC σε ισορροπία) · Τα k και m είναι σταθερές, και σε αυτή τη μελέτη ορίζονται ως 0,07 και 1,14, αντίστοιχα. Το U είναι η ταχύτητα του νερού. Το g είναι επιτάχυνση βαρύτητας (9,8 m/s2), h είναι το βάθος νερού, ω είναι η ταχύτητα καθίζησης ιζημάτων. Το Sv είναι SSC. Το ω0 ρυθμίζει την ταχύτητα δεδομένου ιζήματος με διάμετρο D και πυκνότητα ρs (2650 kg / m3) και το ρw είναι η πυκνότητα νερού (1000 kg / m3).

'''Αποτελέσματα:''' Η συνολική έκταση των προσαμμώσεων εντός του κλάδου YC μειώνεται κατά 19,23% από 149,04 km2 προ του TGD σε 120,38 km2 το 2016 (Εικόνα 2a). Ενώ οι σημειακές προσαμμώσεις παρουσιάζουν μια παρόμοια παρατηρήσιμη τάση μείωσης στην περιοχή από 109,65 km2 το 2003 σε 86,49 km2 το 2016 (Εικόνα 2b), οι προσαμμώσεις στα μέσα του καναλιού δείχνουν μόνο μια ελαφρά μείωση περιοχής 5,52 km2 για την ίδια περίοδο (Εικόνα 2c). Επιπλέον, το ανάντι αμμοχάλικο και η κατάντι αμμώδης έκταση δείχνουν ποικίλους βαθμούς μεταβολής στην περιοχή των προσαμμώσεων. Συγκεκριμένα, η συνολική έκταση των προσαμμώσεων στη περιοχή αμμοχάλικου έχει απότομη πτώση από 20,79 km2 το 2003 σε 11,24 km2 το 2016 (Εικόνα 3a), ενώ στην αμμώδη έκταση φαίνεται μεγαλύτερη ποσότητα διάβρωσης από 128,30 km2 το 2003 σε 109,14 km2 το 2016 (Εικόνα 3d). Το εμβαδόν των προσαμμώσεων στα μέσα του καναλιού μειώνεται ουσιαστικά στην ανάντη έκταση αλλά δεν έχει παρατηρήσιμη διακύμανση στα κατάντι (Εικόνες 3b και 3e). Ταυτόχρονα, το εμβαδόν των σημειακών προσαμμώσεων στην κατάντη έκταση εμφανίζει μια πιο σημαντική τάση μείωσης από εκείνη στα ανάντι (Εικόνες 3c και 3f). Οι πολυετείς μέσες περιοχές των συνολικών προσαμμώσεων, μέσα στο κανάλι και σημειακά, μειώθηκαν αντίστοιχα κατά 8,73%, 7,72% και 9,10% από το 2000–2003 έως το 2004–2016. Πρέπει να τονιστεί ότι ολόκληρη η περιοχή των προσαμμώσεων στα ανάντι φτάνει μόνο το 20% αυτής των κατάντι και εμφανίζεται μια φθίνουσα τάση από έτος σε έτος (Εικόνες 3a και 3d). Εκτός αυτού, το συνολικό πλάτος του υδάτινου σώματος (TWSW) σε ολόκληρη την έκτασή του, το ανάντι αμμοχάλικο και η κατάντη αμμώδης έκταση παρουσιάζουν σημαντικά διευρυνόμενη τάση, αυξανόμενο αντίστοιχα κατά 9,29%, 9,73% και 9,10% από το στάδιο πριν από το TGD έως το 2016 (Εικόνα 4). Αυτό σημαίνει ότι η μείωση του εμβαδού των προσαμμώσεων έχει διευρύνει το TWSW σε κάποιο βαθμό.

'''Συμπεράσματα:'''
(1) Η περιοχή των προσαμμώσεων κατά μήκος του κλάδου Yichang-Chenglingji μειώνεται από 149,04 km2 το 2003 σε 120,38 km2 το 2016, με τις περιοχές σημειακών προσαμμώσεων και προσαμμώσεων στα μέσα του καναλιού αντίστοιχα να μειώνονται κατά 14,00% και 21,12%. Περαιτέρω, το εμβαδόν των προσαμμώσεων στο ανάντι αμμοχάλικο μειώνεται κατά 45,96%, ενώ στην κατάντη αμμώδη έκταση μειώνεται κατά 14,93% μετά την κατασκευή TGD.
(2) Οι προσαμμώσεις σε διαφορετικούς τύπους καναλιών εμφανίζουν διαφορετικά μορφολογικά χαρακτηριστικά: οι προσαμμώσεις στα μέσα του καναλιού σε ευθυτενές κανάλι εμφανίζουν μετακίνηση προς τα κάτω, αλλά διατηρούν ένα βασικό προφίλ. Οι σημειακές προσαμμώσεις στο μαιανδρικό κανάλι δείχνουν αντίστοιχα διάβρωση και εναπόθεση στις κυρτές και κοίλες όχθες με συγκεκριμένες προσαμμώσεις στα μέσα του καναλιού να κατανέμονται σποραδικά. Οι σημειακές προσαμμώσεις στα πλεξοειδή κανάλια δέχονται διάβρωση και μεταναστεύουν κατάντι ενώ οι προσαμμώσεις στα μέσα του καναλιού εμφανίζουν διάβρωση στο τμήμα της κορυφής τους.
(3) Το φράγμα Three Gorges προκάλεσε αξιοσημείωτο έλλειμμα κορεσμού της φέρουσας ικανότητας ιζήματος, που είναι ο κύριος μηχανισμός στερεομεταφοράς και συρρίκνωσης των προσαμμώσεων κατά μήκος του κλάδου Yichang-Chenglingji. Το μοτίβο των καναλιών μπορεί να επηρεάσει τις γεωμορφολογικές εξελίξεις των προσαμμώσεων σε κάποιο βαθμό, καθώς οι προσαμμώσεις στα ευθυτενή κανάλια είναι πιο ευαίσθητες στη ροή του νερού από τα πλεξοειδή κανάλια.

[[category:Εκτίμηση φυσικών χαρακτηριστικών]]

Αρχείο:As2021 arthro3 eikona4.png

2021-01-19T12:53:11Z

Achilleas Stamatiadis:

Αρχείο:As2021 arthro3 eikona3.png

2021-01-19T12:53:02Z

Achilleas Stamatiadis:

Αρχείο:As2021 arthro3 eikona2.png

2021-01-19T12:52:53Z

Achilleas Stamatiadis:

Αρχείο:As2021 arthro3 eikona1.png

2021-01-19T12:52:44Z

Achilleas Stamatiadis:

Αρχείο:As20120 arthro3 formula2.JPG

2021-01-19T12:51:21Z

Achilleas Stamatiadis:

Αρχείο:As20120 arthro3 formula1.JPG

2021-01-19T12:48:27Z

Achilleas Stamatiadis:

Χρήση του Sentinel-1 DInSAR για την παρακολούθηση ενεργών κατολισθήσεων σε κρίσιμες υποδομές

2021-01-19T12:36:47Z

Achilleas Stamatiadis:

[[Εικόνα:as2021_arthro2_eikona1.png | thumb | right | Εικόνα 1. Τοποθεσία του ταμιευτήρα της λίμνης Rules και τα κύρια γεωγραφικά χαρακτηριστικά της περιοχής]]
[[Εικόνα:as2021_arthro2_eikona2.JPG | thumb | right | Εικόνα 2. Χάρτης ταχύτητας επιφάνειας της περιοχής του ταμιευτήρα της λίμνης Rules. Παρουσιάζονται με μεγαλύτερη λεπτομέρεια: η περιοχή Cortijo de Lorenzo (A), οι κατολισθήσεις της οδογέφυρας της λίμνης Rules (B) και η κατολίσθηση El Arrecife (C).]]
[[Εικόνα:as2021_arthro2_eikona3.JPG | thumb | right | Εικόνα 3. Χρονοσειρές της συσσωρευμένης μετατόπισης της κατολίσθησης El Arrecife (A) και των κατολισθήσεων της οδογέφυρας της λίμνης Rules και Lorenzo-1 (B). Φαίνονται επίσης οι αθροιστικές βροχοπτώσεις 7 ημερών και η στάθμη νερού του ταμιευτήρα της λίμνης Rules. Οι γκρι στήλες υποδεικνύουν περιόδους ταπείνωσης του ταμιευτήρα.]]
[[Εικόνα:as2021_arthro2_eikona4.png | thumb | right | Εικόνα 4. Χρονοσειρά της συσσωρευμένης μετατόπισης των κατολισθήσεων της οδογέφυρας της λίμνης Rules. Φαίνεται επίσης η στάθμη του νερού του ταμιευτήρα της λίμνης Rules. Οι γκρι στήλες υποδεικνύουν περιόδους ταπείνωσης του ταμιευτήρα.]]

'''Αντικείμενο Εφαρμογής:''' Χρήση του Sentinel-1 DInSAR για την παρακολούθηση ενεργών κατολισθήσεων σε κρίσιμες υποδομές: Η περίπτωση της τεχνητής λίμνης Rules (Νότια Ισπανία)

'''Πρωτότυπος Τίτλος:''' '' 'Sentinel-1 DInSAR for Monitoring Active Landslides in Critical Infrastructures: The Case of the Rules Reservoir (Southern Spain)' ''

'''Συγγραφείς:''' Cristina Reyes-Carmona(1), Anna Barra(2) , Jorge Pedro Galve(1), Oriol Monserrat(2), José Vicente Pérez-Peña(1),(3), Rosa María Mateos(4), Davide Notti(5) , Patricia Ruano(1),(6), Agustín Millares(7), Juan López-Vinielles(4),(8) and José Miguel Azañón(1),(6)

''
(1) Departamento de Geodinámica, Universidad de Granada, Avenida del Hospicio s/n, 18010 Granada, Spain
(2) Geomatics Division, Centre Tecnològic de Telecomunicacions de Catalunya (CTTC), Avinguda Carl Friedrich Gauss 7, 08860 Castelldefels, Spain
(3) Instituto Andaluz de Geofísica, Calle del Profesor Clavera 12, 18071 Granada, Spain
(4) Geohazards InSAR Laboratory and Modelling Group (InSARlab), Geoscience Research Department, Geological Survey of Spain (IGME), Calle de Ríos Rosas 23, 28003 Madrid, Spain
(5) Italian National Research Council, Research Institute for Geo-Hydrological Protection (CNR-IRPI), Strada delle Cacce 73, 10135 Torino, Italy
(6) Instituto Andaluz de Ciencias de la Tierra (IACT-CSIC), Avenida de las Palmeras 4, 18100 Armilla, Granada, Spain
(7) Instituto Interuniversitario de Investigación del Sistema Tierra en Andalucía (IISTA), Avenida del Mediterráneo s/n, 18006 Granada, Spain
(8) HEMAV SL, Carrer d’Esteve Terrades 1, 08860 Castelldefels, Spain''

'''Πηγή:''' Remote Sens. 2020, 12(5), 809 [https://doi.org/10.3390/rs12050809 (1)]

'''Λέξεις Κλειδιά:''' DInSAR, Sentinel-1, Aσφάλεια ταμιευτήρων, Kατολισθήσεις, Γεωμορφολογική Χαρτογράφηση, Τηλεπισκόπηση

'''Περίληψη:''' Οι κατολισθήσεις σε περιβάλλον ταμιευτήρα είναι ένας καλά αναγνωρισμένος κίνδυνος που μπορεί να οδηγήσει σε επικίνδυνες καταστάσεις σχετικά με τις υποδομές και την ασφάλεια των ανθρώπων. Η συμβολομετρία ραντάρ μέσω δορυφόρου αποδεικνύεται αξιόπιστη μέθοδος παρακολούθησης της δραστηριότητας κατολισθήσεων σε τέτοια περιβάλλοντα. Η ανάλυση DInSAR (Differential Interferometric Synthetic Aperture Radar) των εικόνων Sentinel-1, αποτελεί παράδειγμα της χρησιμότητας της τεχνικής, για την αναγνώριση και την παρακολούθηση κατολισθήσεων στον ταμιευτήρα της λίμνης Rules (Νότια Ισπανία). Η ενσωμάτωση των αποτελεσμάτων του DInSAR με μια ολοκληρωμένη γεωμορφολογική μελέτη επιτρέπει την κατανόηση της τυπολογίας, την εξέλιξη και τους παράγοντες ενεργοποίησης των τριών ενεργών κατολισθήσεων: Lorenzo-1, Rules Viaduct και El Arrecife. Γίνεται δυνατή η διάκριση μεταξύ περιστροφικής και επίπεδης κατολίσθησης και επομένως, η αξιολόγηση των πιθανών κινδύνων που σχετίζονται με αυτές τις τυπολογίες, δηλαδή την παλινδρομική ολίσθηση (κατολισθήσεις Lorenzo-1 και Rules Viaduct) ή την καταστροφική αστοχία πλαγιάς (El Arrecife Landslide), αντίστοιχα. Παρατηρείται επίσης πώς οι αλλαγές στη στάθμη του νερού του ταμιευτήρα επηρεάζουν τη συμπεριφορά της κατολίσθησης. Επιπλέον, γίνεται δυνατή η παρακολούθηση της σταθερότητας του φράγματος Rules καθώς και να εντοπίσουμε την παραμόρφωση μιας οδογέφυρας του εθνικού οδικού δικτύου που διασχίζει ένα κλάδο του ταμιευτήρα. Τελικά, είναι σημαντικό να εφαρμοστούν άλλες τεχνικές για τη συνέχιση της παρακολούθησης των κινήσεων, ειδικά στην κατολίσθηση του El Arrecife, προκειμένου να αποφευχθούν μελλοντικές δομικές ζημιές και θάνατοι.

'''Αντικείμενο μελέτης:''' Μετά τα εγκαίνια του Ταμιευτήρα της λίμνης Rules το 2004, το βόρειο άκρο της οδογέφυρας Rules αστοχεί λόγω κάμψης κατά την κατασκευή του το 2006. Πραγματοποιήθηκε ενίσχυση των θεμελίων των κατεστραμμένων βάθρων της οδογέφυρας και η υποδομή (επομένως και το συγκεκριμένο τμήμα A-44 του εθνικού δικτύου) εγκαινιάστηκε το 2009. Σύμφωνα με τις πληροφορίες που παρείχε το ισπανικό Υπουργείο Δημοσίων Έργων και Μεταφορών, αυτό το τμήμα αυτοκινητόδρομου απαιτούσε επένδυση 14 εκατομμυρίων ευρώ ανά χιλιόμετρο, που είναι το πιο ακριβό τμήμα αυτοκινητόδρομου που κατασκευάστηκε ποτέ στην Ισπανία. Μόλις 4 χρόνια αργότερα, τον Αύγουστο του 2013, το Υπουργείο Δημοσίων Έργων και Μεταφορών ανέφερε προβλήματα αστάθειας στο βόρειο ανάχωμα της οδογέφυρας και τα απαιτούμενα προς επισκευή έργα κόστισαν 19 εκατομμύρια ευρώ. Τα έργα αφορούσαν την αντικατάσταση του αναχώματος με μια πρόσθετη σύμμικτη οδογέφυρα από χάλυβα και σκυρόδεμα, την κατασκευή πλευρικών πασσάλων συγκράτησης και έναν επιπλέον πάσσαλο πλησιέστερα στις στηρίξεις. Η οδική κυκλοφορία μεταφέρθηκε προσωρινά στην εθνική οδό N-323, η οποία απαιτούσε επίσης σημαντικές επισκευές (εκτιμάται σε 3,8 εκατομμύρια ευρώ) λόγω της υποβάθμισής της. Οι διακυμάνσεις της στάθμης του νερού επισημάνθηκαν ως ο κύριος λόγος για τα ζητήματα μακροπρόθεσμης αστάθειας στη δεξαμενή. Τέλος, η οδογέφυρα εγκαινιάστηκε ξανά το 2015 και μέχρι σήμερα δεν έχει αναφερθεί κανένα άλλο πρόβλημα. Παρά αυτά το ιστορικό, δεν δημοσιεύθηκαν πληροφορίες σχετικά με τη δραστηριότητα της επίγειας αστάθειας στην περιοχή της λίμνης Rules μέχρι τους Lackezy et al. 2016. Αυτή η μελέτη αναδεικνύει τις δυνατότητες του InSAR για την ανίχνευση κινήσεων πλαγιών που επεξεργάστηκε αρκετές ενεργές κατολισθήσεις από διαφορετικές περιοχές παγκοσμίως, συμπεριλαμβανομένου ενός τομέα της περιοχής του ταμιευτήρα της λίμνης Rules. Οι συγγραφείς επεξεργάστηκαν τις εικόνες ENVISAT και Sentinel-1, εντοπίζοντας αρκετές περιοχές με ενεργές κινήσεις, αλλά δεν οριοθέτησαν καμία περίμετρο ενός συρόμενου σώματος ούτε ανέπτυξαν περαιτέρω έρευνα σχετικά με τις πλαγιές του ταμιευτήρα της λίμνης Rules.

'''Περιοχή μελέτης:''' Ο ταμιευτήρας της λίμνης Rules βρίσκεται στη μέση της διαδρομής του ποταμού Gualdalfeo στη συμβολή του με τον ποταμό Ízbor, στην επαρχία της Γρανάδας (Νότια Ισπανία) (Εικόνα 1). Η δεξαμενή προβλεπόταν αρχικά να έχει μέγιστη αποθήκευση νερού 117 hm3 και πλημμυρισμένη περιοχή 3,08 km2. Συλλέγει νερό από τη Sierra de Lújar, τη Sierra de los Guájares και τις νότιες πλαγιές του δυτικού άκρου της Sierra Nevada (Εικόνα 1). Το Φράγμα Rules είναι ένα φράγμα ύψους 118 μ. που βρίσκεται στο νότιο άκρο του ταμιευτήρα (Εικόνα 1). Η κατασκευή του φράγματος αποτελείται από δονούμενο σκυρόδεμα με ακτίνα καμπύλης 500 μέτρων. Η δεξαμενή προβλεπόταν αρχικά για τους ακόλουθους σκοπούς: άρδευση (40%), παροχή σε οικιστικές υποδομές στην ακτή (19%), παραγωγή ενέργειας (9%), έλεγχος πλημμύρας (30%) και περιβαλλοντική ροή (2%). Τα εγκαίνια της δεξαμενής πραγματοποιήθηκαν το 2004, ωστόσο, δεν έχουν εγκατασταθεί ακόμη ούτε σύστημα άρδευσης νερού ούτε ο υδροηλεκτρικός σταθμός παραγωγής ενέργειας.

'''Μεθοδολογία:'''
* Εφαρμογή τεχνικών συμβολομετρίας Differential Synthetic Aperture Radar (DInSAR) αξιοποιώντας εικόνες A και B του Sentinel-1.
* Μετά από μια ολοκληρωμένη ερμηνεία των αποτελεσμάτων του InSAR και τον προσδιορισμό των κύριων περιοχών που δείχνουν αστάθεια εδάφους, πραγματοποιήθηκε μια διεξοδική συλλογή δεδομένων από αυτές τις περιοχές και μια λεπτομερή γεωμορφολογική έρευνα πεδίου.
* Αρχειοθέτηση στοιχείων πεδίου για τις ανιχνευθείσες κινήσεις και δημιουργία γεωμορφολογικών χαρτών σε κλίμακα τοποθεσίας των ασταθών περιοχών (δηλαδή, τις ενεργές κατολισθήσεις).
* Ανάλυση των χρονοσειρών μετατόπισης στα ασταθή μετρημένα σημεία. Το ενδιαφέρον επικεντρώθηκε στον έλεγχο της εξέλιξης των μετακινήσεων και της σύνδεσή τους με πιθανούς παράγοντες ενεργοποίησης, όπως βροχοπτώσεις και διακυμάνσεις της στάθμης του νερού στον ταμιευτήρα.

'''Αποτελέσματα:''' Τα μη σταθερά σημεία συγκεντρώνονται κυρίως σε τρεις περιοχές (Εικόνα 3): (Α) την περιοχή Cortijo de Lorenzo, κατά μήκος του κλάδου του ποταμού Ízbor του ταμιευτήρα, (B) στο νότιο άκρο της οδογέφυρας της λίμνης Rules και (C) την περιοχή El Arrecife, κατά μήκος της δυτικής πλαγιάς του ταμιευτήρα της λίμνης Rules.
* Η περιοχή Cortijo de Lorenzo παρουσιάζει γενικά στοιχεία αστάθειας πλαγιάς, που συνδέονται κυρίως με κατολισθήσεις που ονομάστηκαν «Lorenzo-1 Landslide». Ο ρυθμός ταχύτητας φτάνει τα 20 mm / έτος ως μέγιστο (Εικόνα 3Α).
* Στη νότια πλαγιά της οδογέφυρας της λίμνης Rules, εντοπίστηκαν ταχύτητες στην περιοχή από -5,5 έως -24 mm / έτος (Εικόνα 3Β), με τη μέση ταχύτητα -15 mm / έτος. Τα περισσότερα από τα σημεία βρίσκονται κοντά στην ίδια την οδογέφυρα, ενώ ένα άλλο σύνολο σημείων βρίσκεται 150 μ. βορειοανατολικά της οδογέφυρας (Εικόνα 2Β), που βρίσκεται μέσα σε κατολισθήσεις που καταγράφηκαν από τους Fernández et al. 1997 και Chacón et al. 2007. Αυτή η κατολίσθηση ονομάστηκε «Rules Viaduct Landslide».
* Στην περιοχή El Arrecife, μετρήθηκαν ταχύτητες που κυμαίνονται από -10 έως -60 mm / έτος και η μέση ταχύτητα ήταν -25 mm / έτος. Τα περισσότερα σημεία βρίσκονται κατά μήκος της εθνικής οδού N-323 και του χαμηλότερου τμήματος της ίδιας πλαγιάς (Εικόνα 3C). Το σύνολο των σημείων με τις υψηλότερες ταχύτητες (περίπου -50 και -55 mm / έτος) αντιστοιχεί σε κατολισθήσεις μικρού μεγέθους που καταγράφηκαν επίσης από τους Fernández et al. 1997 και Chacón et al. 2007. Η αστάθεια αυτής της περιοχής επισημάνθηκε επίσης από τους Lackezy et al. 2016, αλλά το χωρικό μοτίβο των ταχυτήτων που λαμβάνουν αυτοί οι συγγραφείς αποτρέπει μια λεπτομερή οριοθέτηση της συρόμενης μάζας. Ο χάρτης ταχύτητας επιφάνειας έδωσε μια καλύτερη εικόνα για τα όρια κατολισθήσεων που ονομάστηκαν «El Arrecife Landslide». Επιπροσθέτως, παρατηρήθηκε ότι το νότιο πλευρικό όριο αυτής της κατολίσθησης δείχνει μια απότομη αλλαγή όσον αφορά τις τιμές ταχύτητας, ενώ το βόρειο όριο δείχνει μια σταδιακή εξέλιξη της ταχύτητας (Εικόνα 3C).

'''Συμπεράσματα:''' Η εφαρμογή τεχνικών DInSAR σε περιβάλλον ταμιευτήρα καθιστά δυνατή την επιτυχημένη ανίχνευση και παρακολούθηση πιθανών ασταθειών πλαγιάς σε μια τόσο κρίσιμη υποδομή. Στην περίπτωση του ταμιευτήρα της λίμνης Rules, οι χάρτες ταχύτητας επιφάνειας InSAR επιτρέπουν: (1) να ελεγχθεί η σταθερότητα του Φράγματος Rules και οι πιθανές ασταθείς πλαγιές όπου βρίσκεται αυτή η κατασκευή, (2) να οριοθετηθούν τρεις ενεργές κατολισθήσεις: η Lorenzo-1, η Rules Viaduct και η El Arrecife και (3) να παρακολουθείται η δραστηριότητα αυτών των κατολισθήσεων. Η ενσωμάτωση των δεδομένων DInSAR με την κλασική γεωμορφολογική έρευνα (δηλαδή, έρευνα πεδίου και χαρτογράφηση) βοήθησε στον καθορισμό και την κατανόηση της κινηματικής και της εξέλιξης των κατολισθήσεων, καθώς και στον καθορισμό των παραγόντων ενεργοποίησής τους. Έτσι, διακρίθηκε ότι οι κατολισθήσεις Lorenzo-1 και Rules Viaduct είναι περιστροφικού τύπου, ενώ το El Arrecife έχει επίπεδο χαρακτήρα. Επιπλέον, παρατηρήθηκε μια προοδευτική εξέλιξη των περιστρεφόμενων κατολισθήσεων που αποτελεί κίνδυνο τόσο για την εθνική οδό N-323 όσο και για την οδογέφυρα της λίμνης Rules. Οι χρονοσειρές μετατόπισης που αποκτήθηκαν μέσω της ανάλυσης DInSAR δείχνουν ότι η συμπεριφορά των κατολισθήσεων Lorenzo-1 και Rules Viaduct συσχετίζεται με τις συνεχείς αλλαγές στη στάθμη του νερού του ταμιευτήρα (δηλαδή, μειώσεις και γεμίσματα). Αντίθετα, οι χρονοσειρές που αποκτήθηκαν στην κατολίσθηση του El Arrecife έδειξαν ότι δεν επηρεάστηκε από τις αλλαγές της στάθμης του νερού. Εντοπίστηκαν επίσης μικρές μετατοπίσεις στην οδογέφυρα του αυτοκινητόδρομου Α-44 που διασχίζει έναν κλάδο του ταμιευτήρα της λίμνης Rules. Αυτές οι μετατοπίσεις μπορεί να έχουν διαφορετικές εξηγήσεις, αλλά το γεγονός είναι ότι η οδογέφυρα φαίνεται να υφίσταται μια μικρή παραμόρφωση που πιθανότατα σχετίζεται με τις παρακείμενες κατολισθήσεις. Η κατανόηση όλων αυτών των πληροφοριών ήταν ζωτικής σημασίας για την προκαταρκτική εκτίμηση των πιθανών κινδύνων των ασταθών πλαγιών στον ταμιευτήρα της λίμνης Rules, σχετικά με τα διάφορα προβλήματα και τις επιπτώσεις σε σχέση με την ασφάλεια του ίδιου του ταμιευτήρα και άλλων υποδομών που σχετίζονται με αυτό. Έτσι, αυτή η έρευνα επισημαίνει ότι οι κατολισθήσεις Lorenzo-1 και Rules Viaduct συνεπάγονται μια επικίνδυνη κατάσταση για τη δομική ακεραιότητα του N-323 και της οδογέφυρας της λίμνης Rules, αντίστοιχα. Από την άλλη πλευρά, η κατολίσθηση του El Arrecife αντιπροσωπεύει υψηλό δυνητικό κίνδυνο ξαφνικής αστοχίας. Ωστόσο, μέχρι σήμερα, δεν υπάρχουν αρκετά στοιχεία για τη δημιουργία κοινωνικού συναγερμού σχετικά με αυτό το θέμα. Υπό αυτήν την έννοια, το DInSAR σε συνδυασμό με άλλες τεχνικές παρακολούθησης πρέπει να εφαρμόζεται συνεχώς για την ανίχνευση οποιασδήποτε ένδειξης προ-αστοχίας και οποιασδήποτε κρίσιμης παραμόρφωσης κατά μήκος της οδογέφυρας της λίμνης Rules για την αποφυγή μη αναστρέψιμων ζημιών και επίσης για τη συμβολή στην κατάλληλη διαχείριση του ταμιευτήρα.

[[category:Ανίχνευση μεταβολών και παρακολούθηση κατολισθήσεων]]

Χρήση του Sentinel-1 DInSAR για την παρακολούθηση ενεργών κατολισθήσεων σε κρίσιμες υποδομές

2021-01-19T12:31:25Z

Achilleas Stamatiadis:

[[Εικόνα:as2021_arthro2_eikona1.png | thumb | right | Εικόνα 1. Τοποθεσία του ταμιευτήρα της λίμνης Rules και τα κύρια γεωγραφικά χαρακτηριστικά της περιοχής]]
[[Εικόνα:as2021_arthro2_eikona2.JPG | thumb | right | Εικόνα 2. Χάρτης ταχύτητας επιφάνειας της περιοχής του ταμιευτήρα της λίμνης Rules. Παρουσιάζονται με μεγαλύτερη λεπτομέρεια: η περιοχή Cortijo de Lorenzo (A), οι κατολισθήσεις της οδογέφυρας της λίμνης Rules (B) και η κατολίσθηση El Arrecife (C).]]
[[Εικόνα:as2021_arthro2_eikona3.JPG | thumb | right | Εικόνα 3. Χρονοσειρές της συσσωρευμένης μετατόπισης της κατολίσθησης El Arrecife (A) και των κατολισθήσεων της οδογέφυρας της λίμνης Rules και Lorenzo-1 (B). Φαίνονται επίσης οι αθροιστικές βροχοπτώσεις 7 ημερών και η στάθμη νερού του ταμιευτήρα της λίμνης Rules. Οι γκρι στήλες υποδεικνύουν περιόδους ταπείνωσης του ταμιευτήρα.]]
[[Εικόνα:as2021_arthro2_eikona4.png | thumb | right | Εικόνα 4. Χρονοσειρά της συσσωρευμένης μετατόπισης των κατολισθήσεων της οδογέφυρας της λίμνης Rules. Φαίνεται επίσης η στάθμη του νερού του ταμιευτήρα της λίμνης Rules. Οι γκρι στήλες υποδεικνύουν περιόδους ταπείνωσης του ταμιευτήρα.]]

'''Αντικείμενο Εφαρμογής:''' Χρήση του Sentinel-1 DInSAR για την παρακολούθηση ενεργών κατολισθήσεων σε κρίσιμες υποδομές: Η περίπτωση της τεχνητής λίμνης Rules (Νότια Ισπανία)

'''Πρωτότυπος Τίτλος:''' '' 'Sentinel-1 DInSAR for Monitoring Active Landslides in Critical Infrastructures: The Case of the Rules Reservoir (Southern Spain)' ''

'''Συγγραφείς:''' Cristina Reyes-Carmona(1), Anna Barra(2) , Jorge Pedro Galve(1), Oriol Monserrat(2), José Vicente Pérez-Peña(1),(3), Rosa María Mateos(4), Davide Notti(5) , Patricia Ruano(1),(6), Agustín Millares(7), Juan López-Vinielles(4),(8) and José Miguel Azañón(1),(6)

''
(1) Departamento de Geodinámica, Universidad de Granada, Avenida del Hospicio s/n, 18010 Granada, Spain
(2) Geomatics Division, Centre Tecnològic de Telecomunicacions de Catalunya (CTTC), Avinguda Carl Friedrich Gauss 7, 08860 Castelldefels, Spain
(3) Instituto Andaluz de Geofísica, Calle del Profesor Clavera 12, 18071 Granada, Spain
(4) Geohazards InSAR Laboratory and Modelling Group (InSARlab), Geoscience Research Department, Geological Survey of Spain (IGME), Calle de Ríos Rosas 23, 28003 Madrid, Spain
(5) Italian National Research Council, Research Institute for Geo-Hydrological Protection (CNR-IRPI), Strada delle Cacce 73, 10135 Torino, Italy
(6) Instituto Andaluz de Ciencias de la Tierra (IACT-CSIC), Avenida de las Palmeras 4, 18100 Armilla, Granada, Spain
(7) Instituto Interuniversitario de Investigación del Sistema Tierra en Andalucía (IISTA), Avenida del Mediterráneo s/n, 18006 Granada, Spain
(8) HEMAV SL, Carrer d’Esteve Terrades 1, 08860 Castelldefels, Spain''

'''Πηγή:''' Remote Sens. 2020, 12(5), 809 [https://doi.org/10.3390/rs12050809 (1)]

'''Λέξεις Κλειδιά:''' DInSAR, Sentinel-1, Aσφάλεια ταμιευτήρων, Kατολισθήσεις, Γεωμορφολογική Χαρτογράφηση, Τηλεπισκόπηση

'''Περίληψη:''' Οι κατολισθήσεις σε περιβάλλον ταμιευτήρα είναι ένας καλά αναγνωρισμένος κίνδυνος που μπορεί να οδηγήσει σε επικίνδυνες καταστάσεις σχετικά με τις υποδομές και την ασφάλεια των ανθρώπων. Η συμβολομετρία ραντάρ μέσω δορυφόρου αποδεικνύεται αξιόπιστη μέθοδος παρακολούθησης της δραστηριότητας κατολισθήσεων σε τέτοια περιβάλλοντα. Η ανάλυση DInSAR (Differential Interferometric Synthetic Aperture Radar) των εικόνων Sentinel-1, αποτελεί παράδειγμα της χρησιμότητας της τεχνικής, για την αναγνώριση και την παρακολούθηση κατολισθήσεων στον ταμιευτήρα της λίμνης Rules (Νότια Ισπανία). Η ενσωμάτωση των αποτελεσμάτων του DInSAR με μια ολοκληρωμένη γεωμορφολογική μελέτη επιτρέπει την κατανόηση της τυπολογίας, την εξέλιξη και τους παράγοντες ενεργοποίησης των τριών ενεργών κατολισθήσεων: Lorenzo-1, Rules Viaduct και El Arrecife. Γίνεται δυνατή η διάκριση μεταξύ περιστροφικής και επίπεδης κατολίσθησης και επομένως, η αξιολόγηση των πιθανών κινδύνων που σχετίζονται με αυτές τις τυπολογίες, δηλαδή την παλινδρομική ολίσθηση (κατολισθήσεις Lorenzo-1 και Rules Viaduct) ή την καταστροφική αστοχία πλαγιάς (El Arrecife Landslide), αντίστοιχα. Παρατηρείται επίσης πώς οι αλλαγές στη στάθμη του νερού του ταμιευτήρα επηρεάζουν τη συμπεριφορά της κατολίσθησης. Επιπλέον, γίνεται δυνατή η παρακολούθηση της σταθερότητας του φράγματος Rules καθώς και να εντοπίσουμε την παραμόρφωση μιας οδογέφυρας του εθνικού οδικού δικτύου που διασχίζει ένα κλάδο του ταμιευτήρα. Τελικά, είναι σημαντικό να εφαρμοστούν άλλες τεχνικές για τη συνέχιση της παρακολούθησης των κινήσεων, ειδικά στην κατολίσθηση του El Arrecife, προκειμένου να αποφευχθούν μελλοντικές δομικές ζημιές και θάνατοι.

'''Αντικείμενο μελέτης:''' Μετά τα εγκαίνια του Ταμιευτήρα της λίμνης Rules το 2004, το βόρειο άκρο της οδογέφυρας Rules αστοχεί λόγω κάμψης κατά την κατασκευή του το 2006. Πραγματοποιήθηκε ενίσχυση των θεμελίων των κατεστραμμένων βάθρων της οδογέφυρας και η υποδομή (επομένως και το συγκεκριμένο τμήμα A-44 του εθνικού δικτύου) εγκαινιάστηκε το 2009. Σύμφωνα με τις πληροφορίες που παρείχε το ισπανικό Υπουργείο Δημοσίων Έργων και Μεταφορών, αυτό το τμήμα αυτοκινητόδρομου απαιτούσε επένδυση 14 εκατομμυρίων ευρώ ανά χιλιόμετρο, που είναι το πιο ακριβό τμήμα αυτοκινητόδρομου που κατασκευάστηκε ποτέ στην Ισπανία. Μόλις 4 χρόνια αργότερα, τον Αύγουστο του 2013, το Υπουργείο Δημοσίων Έργων και Μεταφορών ανέφερε προβλήματα αστάθειας στο βόρειο ανάχωμα της οδογέφυρας και τα απαιτούμενα προς επισκευή έργα κόστισαν 19 εκατομμύρια ευρώ. Τα έργα αφορούσαν την αντικατάσταση του αναχώματος με μια πρόσθετη σύμμικτη οδογέφυρα από χάλυβα και σκυρόδεμα, την κατασκευή πλευρικών πασσάλων συγκράτησης και έναν επιπλέον πάσσαλο πλησιέστερα στις στηρίξεις. Η οδική κυκλοφορία μεταφέρθηκε προσωρινά στην εθνική οδό N-323, η οποία απαιτούσε επίσης σημαντικές επισκευές (εκτιμάται σε 3,8 εκατομμύρια ευρώ) λόγω της υποβάθμισής της. Οι διακυμάνσεις της στάθμης του νερού επισημάνθηκαν ως ο κύριος λόγος για τα ζητήματα μακροπρόθεσμης αστάθειας στη δεξαμενή. Τέλος, η οδογέφυρα εγκαινιάστηκε ξανά το 2015 και μέχρι σήμερα δεν έχει αναφερθεί κανένα άλλο πρόβλημα. Παρά αυτά το ιστορικό, δεν δημοσιεύθηκαν πληροφορίες σχετικά με τη δραστηριότητα της επίγειας αστάθειας στην περιοχή της λίμνης Rules μέχρι τους Lackezy et al. 2016. Αυτή η μελέτη αναδεικνύει τις δυνατότητες του InSAR για την ανίχνευση κινήσεων πλαγιών που επεξεργάστηκε αρκετές ενεργές κατολισθήσεις από διαφορετικές περιοχές παγκοσμίως, συμπεριλαμβανομένου ενός τομέα της περιοχής του ταμιευτήρα της λίμνης Rules. Οι συγγραφείς επεξεργάστηκαν τις εικόνες ENVISAT και Sentinel-1, εντοπίζοντας αρκετές περιοχές με ενεργές κινήσεις, αλλά δεν οριοθέτησαν καμία περίμετρο ενός συρόμενου σώματος ούτε ανέπτυξαν περαιτέρω έρευνα σχετικά με τις πλαγιές του ταμιευτήρα της λίμνης Rules.

'''Περιοχή μελέτης:''' Ο ταμιευτήρας της λίμνης Rules βρίσκεται στη μέση της διαδρομής του ποταμού Gualdalfeo στη συμβολή του με τον ποταμό Ízbor, στην επαρχία της Γρανάδας (Νότια Ισπανία) (Εικόνα 1). Η δεξαμενή προβλεπόταν αρχικά να έχει μέγιστη αποθήκευση νερού 117 hm3 και πλημμυρισμένη περιοχή 3,08 km2. Συλλέγει νερό από τη Sierra de Lújar, τη Sierra de los Guájares και τις νότιες πλαγιές του δυτικού άκρου της Sierra Nevada (Εικόνα 1). Το Φράγμα Rules είναι ένα φράγμα ύψους 118 μ. που βρίσκεται στο νότιο άκρο του ταμιευτήρα (Εικόνα 1). Η κατασκευή του φράγματος αποτελείται από δονούμενο σκυρόδεμα με ακτίνα καμπύλης 500 μέτρων. Η δεξαμενή προβλεπόταν αρχικά για τους ακόλουθους σκοπούς: άρδευση (40%), παροχή σε οικιστικές υποδομές στην ακτή (19%), παραγωγή ενέργειας (9%), έλεγχος πλημμύρας (30%) και περιβαλλοντική ροή (2%). Τα εγκαίνια της δεξαμενής πραγματοποιήθηκαν το 2004, ωστόσο, δεν έχουν εγκατασταθεί ακόμη ούτε σύστημα άρδευσης νερού ούτε ο υδροηλεκτρικός σταθμός παραγωγής ενέργειας.

'''Μεθοδολογία:'''
* Εφαρμογή τεχνικών συμβολομετρίας Differential Synthetic Aperture Radar (DInSAR) αξιοποιώντας εικόνες A και B του Sentinel-1.
* Μετά από μια ολοκληρωμένη ερμηνεία των αποτελεσμάτων του InSAR και τον προσδιορισμό των κύριων περιοχών που δείχνουν αστάθεια εδάφους, πραγματοποιήθηκε μια διεξοδική συλλογή δεδομένων από αυτές τις περιοχές και μια λεπτομερή γεωμορφολογική έρευνα πεδίου.
* Αρχειοθέτηση στοιχείων πεδίου για τις ανιχνευθείσες κινήσεις και δημιουργία γεωμορφολογικών χαρτών σε κλίμακα τοποθεσίας των ασταθών περιοχών (δηλαδή, τις ενεργές κατολισθήσεις).
* Ανάλυση των χρονοσειρών μετατόπισης στα ασταθή μετρημένα σημεία. Το ενδιαφέρον επικεντρώθηκε στον έλεγχο της εξέλιξης των μετακινήσεων και της σύνδεσή τους με πιθανούς παράγοντες ενεργοποίησης, όπως βροχοπτώσεις και διακυμάνσεις της στάθμης του νερού στον ταμιευτήρα.

'''Αποτελέσματα:''' Τα μη σταθερά σημεία συγκεντρώνονται κυρίως σε τρεις περιοχές (Εικόνα 3): (Α) την περιοχή Cortijo de Lorenzo, κατά μήκος του κλάδου του ποταμού Ízbor του ταμιευτήρα, (B) στο νότιο άκρο της οδογέφυρας της λίμνης Rules και (C) την περιοχή El Arrecife, κατά μήκος της δυτικής πλαγιάς του ταμιευτήρα της λίμνης Rules.
* Η περιοχή Cortijo de Lorenzo παρουσιάζει γενικά στοιχεία αστάθειας πλαγιάς, που συνδέονται κυρίως με κατολισθήσεις που ονομάστηκαν «Lorenzo-1 Landslide». Ο ρυθμός ταχύτητας φτάνει τα 20 mm / έτος ως μέγιστο (Εικόνα 3Α).
* Στη νότια πλαγιά της οδογέφυρας της λίμνης Rules, εντοπίστηκαν ταχύτητες στην περιοχή από -5,5 έως -24 mm / έτος (Εικόνα 3Β), με τη μέση ταχύτητα -15 mm / έτος. Τα περισσότερα από τα σημεία βρίσκονται κοντά στην ίδια την οδογέφυρα, ενώ ένα άλλο σύνολο σημείων βρίσκεται 150 μ. βορειοανατολικά της οδογέφυρας (Εικόνα 2Β), που βρίσκεται μέσα σε κατολισθήσεις που καταγράφηκαν από τους Fernández et al. 1997 και Chacón et al. 2007. Αυτή η κατολίσθηση ονομάστηκε «Rules Viaduct Landslide».
* Στην περιοχή El Arrecife, μετρήθηκαν ταχύτητες που κυμαίνονται από -10 έως -60 mm / έτος και η μέση ταχύτητα ήταν -25 mm / έτος. Τα περισσότερα σημεία βρίσκονται κατά μήκος της εθνικής οδού N-323 και του χαμηλότερου τμήματος της ίδιας πλαγιάς (Εικόνα 3C). Το σύνολο των σημείων με τις υψηλότερες ταχύτητες (περίπου -50 και -55 mm / έτος) αντιστοιχεί σε κατολισθήσεις μικρού μεγέθους που καταγράφηκαν επίσης από τους Fernández et al. 1997 και Chacón et al. 2007. Η αστάθεια αυτής της περιοχής επισημάνθηκε επίσης από τους Lackezy et al. 2016, αλλά το χωρικό μοτίβο των ταχυτήτων που λαμβάνουν αυτοί οι συγγραφείς αποτρέπει μια λεπτομερή οριοθέτηση της συρόμενης μάζας. Ο χάρτης ταχύτητας επιφάνειας έδωσε μια καλύτερη εικόνα για τα όρια κατολισθήσεων που ονομάστηκαν «El Arrecife Landslide». Επιπροσθέτως, παρατηρήθηκε ότι το νότιο πλευρικό όριο αυτής της κατολίσθησης δείχνει μια απότομη αλλαγή όσον αφορά τις τιμές ταχύτητας, ενώ το βόρειο όριο δείχνει μια σταδιακή εξέλιξη της ταχύτητας (Εικόνα 3C).

'''Συμπεράσματα:''' Η εφαρμογή τεχνικών DInSAR σε περιβάλλον ταμιευτήρα καθιστά δυνατή την επιτυχημένη ανίχνευση και παρακολούθηση πιθανών ασταθειών πλαγιάς σε μια τόσο κρίσιμη υποδομή. Στην περίπτωση του ταμιευτήρα της λίμνης Rules, οι χάρτες ταχύτητας επιφάνειας InSAR επιτρέπουν: (1) να ελεγχθεί τη σταθερότητα του Φράγματος Rules και τις πιθανές ασταθείς πλαγιές όπου βρίσκεται αυτή η κατασκευή, (2) να οριοθετηθούν τρεις ενεργές κατολισθήσεις: η Lorenzo-1, η Rules Viaduct και η El Arrecife και (3) να παρακολουθείται η δραστηριότητα αυτών των κατολισθήσεων. Η ενσωμάτωση των δεδομένων DInSAR με την κλασική γεωμορφολογική έρευνα (δηλαδή, έρευνα πεδίου και χαρτογράφηση) βοήθησε στον καθορισμό και την κατανόηση της κινηματικής και της εξέλιξης των κατολισθήσεων, καθώς και στον καθορισμό των παραγόντων ενεργοποίησής τους. Έτσι, διακρίθηκε ότι οι κατολισθήσεις Lorenzo-1 και Rules Viaduct είναι περιστροφικού τύπου, ενώ το El Arrecife έχει επίπεδο χαρακτήρα. Επιπλέον, παρατηρήθηκε μια προοδευτική εξέλιξη των περιστρεφόμενων κατολισθήσεων που αποτελεί κίνδυνο τόσο για την εθνική οδό N-323 όσο και για την οδογέφυρα της λίμνης Rules. Οι χρονοσειρές μετατόπισης που αποκτήθηκαν μέσω της ανάλυσης DInSAR δείχνουν ότι η συμπεριφορά των κατολισθήσεων Lorenzo-1 και Rules Viaduct συσχετίζεται με τις συνεχείς αλλαγές στη στάθμη του νερού του ταμιευτήρα (δηλαδή, μειώσεις και γεμίσματα). Αντίθετα, οι χρονοσειρές που αποκτήθηκαν στην κατολίσθηση του El Arrecife έδειξαν ότι δεν επηρεάστηκε από τις αλλαγές της στάθμης του νερού. Εντοπίστηκαν επίσης μικρές μετατοπίσεις στην οδογέφυρα του αυτοκινητόδρομου Α-44 που διασχίζει έναν κλάδο του ταμιευτήρα της λίμνης Rules. Αυτές οι μετατοπίσεις μπορεί να έχουν διαφορετικές εξηγήσεις, αλλά το γεγονός είναι ότι η οδογέφυρα φαίνεται να υφίσταται μια μικρή παραμόρφωση που πιθανότατα σχετίζεται με τις παρακείμενες κατολισθήσεις. Η κατανόηση όλων αυτών των πληροφοριών ήταν ζωτικής σημασίας για την προκαταρκτική εκτίμηση των πιθανών κινδύνων των ασταθών πλαγιών στον ταμιευτήρα της λίμνης Rules, σχετικά με τα διάφορα προβλήματα και τις επιπτώσεις σε σχέση με την ασφάλεια του ίδιου του ταμιευτήρα και άλλων υποδομών που σχετίζονται με αυτό. Έτσι, αυτή η έρευνα επισημαίνει ότι οι κατολισθήσεις Lorenzo-1 και Rules Viaduct συνεπάγονται μια επικίνδυνη κατάσταση για τη δομική ακεραιότητα του N-323 και της οδογέφυρας της λίμνης Rules, αντίστοιχα. Από την άλλη πλευρά, η κατολίσθηση του El Arrecife αντιπροσωπεύει υψηλό δυνητικό κίνδυνο ξαφνικής αστοχίας. Ωστόσο, μέχρι σήμερα, δεν υπάρχουν αρκετά στοιχεία για τη δημιουργία κοινωνικού συναγερμού σχετικά με αυτό το θέμα. Υπό αυτήν την έννοια, το DInSAR σε συνδυασμό με άλλες τεχνικές παρακολούθησης πρέπει να εφαρμόζεται συνεχώς για την ανίχνευση οποιασδήποτε ένδειξης προ-αστοχίας και οποιασδήποτε κρίσιμης παραμόρφωσης κατά μήκος της οδογέφυρας της λίμνης Rules για την αποφυγή μη αναστρέψιμων ζημιών και επίσης για τη συμβολή στην κατάλληλη διαχείριση του ταμιευτήρα.

[[category:Ανίχνευση μεταβολών και παρακολούθηση κατολισθήσεων]]

Αρχείο:As2021 arthro2 eikona3.JPG

2021-01-19T12:30:44Z

Achilleas Stamatiadis: ανέβασμα νέας έκδοσης του "Αρχείο:As2021 arthro2 eikona3.JPG"

Αρχείο:As2021 arthro2 eikona2.JPG

2021-01-19T12:30:31Z

Achilleas Stamatiadis: ανέβασμα νέας έκδοσης του "Αρχείο:As2021 arthro2 eikona2.JPG"

Χρήση του Sentinel-1 DInSAR για την παρακολούθηση ενεργών κατολισθήσεων σε κρίσιμες υποδομές

2021-01-19T12:29:11Z

Achilleas Stamatiadis:

[[Εικόνα:as2021_arthro2_eikona1.png | thumb | right | Εικόνα 1. Τοποθεσία του ταμιευτήρα της λίμνης Rules και τα κύρια γεωγραφικά χαρακτηριστικά της περιοχής]]
[[Εικόνα:as2021_arthro2_eikona2.jpg | thumb | right | Εικόνα 2. Χάρτης ταχύτητας επιφάνειας της περιοχής του ταμιευτήρα της λίμνης Rules. Παρουσιάζονται με μεγαλύτερη λεπτομέρεια: η περιοχή Cortijo de Lorenzo (A), οι κατολισθήσεις της οδογέφυρας της λίμνης Rules (B) και η κατολίσθηση El Arrecife (C).]]
[[Εικόνα:as2021_arthro2_eikona3.jpg | thumb | right | Εικόνα 3. Χρονοσειρές της συσσωρευμένης μετατόπισης της κατολίσθησης El Arrecife (A) και των κατολισθήσεων της οδογέφυρας της λίμνης Rules και Lorenzo-1 (B). Φαίνονται επίσης οι αθροιστικές βροχοπτώσεις 7 ημερών και η στάθμη νερού του ταμιευτήρα της λίμνης Rules. Οι γκρι στήλες υποδεικνύουν περιόδους ταπείνωσης του ταμιευτήρα.]]
[[Εικόνα:as2021_arthro2_eikona4.png | thumb | right | Εικόνα 4. Χρονοσειρά της συσσωρευμένης μετατόπισης των κατολισθήσεων της οδογέφυρας της λίμνης Rules. Φαίνεται επίσης η στάθμη του νερού του ταμιευτήρα της λίμνης Rules. Οι γκρι στήλες υποδεικνύουν περιόδους ταπείνωσης του ταμιευτήρα.]]

'''Αντικείμενο Εφαρμογής:''' Χρήση του Sentinel-1 DInSAR για την παρακολούθηση ενεργών κατολισθήσεων σε κρίσιμες υποδομές: Η περίπτωση της τεχνητής λίμνης Rules (Νότια Ισπανία)

'''Πρωτότυπος Τίτλος:''' '' 'Sentinel-1 DInSAR for Monitoring Active Landslides in Critical Infrastructures: The Case of the Rules Reservoir (Southern Spain)' ''

'''Συγγραφείς:''' Cristina Reyes-Carmona(1), Anna Barra(2) , Jorge Pedro Galve(1), Oriol Monserrat(2), José Vicente Pérez-Peña(1),(3), Rosa María Mateos(4), Davide Notti(5) , Patricia Ruano(1),(6), Agustín Millares(7), Juan López-Vinielles(4),(8) and José Miguel Azañón(1),(6)

''
(1) Departamento de Geodinámica, Universidad de Granada, Avenida del Hospicio s/n, 18010 Granada, Spain
(2) Geomatics Division, Centre Tecnològic de Telecomunicacions de Catalunya (CTTC), Avinguda Carl Friedrich Gauss 7, 08860 Castelldefels, Spain
(3) Instituto Andaluz de Geofísica, Calle del Profesor Clavera 12, 18071 Granada, Spain
(4) Geohazards InSAR Laboratory and Modelling Group (InSARlab), Geoscience Research Department, Geological Survey of Spain (IGME), Calle de Ríos Rosas 23, 28003 Madrid, Spain
(5) Italian National Research Council, Research Institute for Geo-Hydrological Protection (CNR-IRPI), Strada delle Cacce 73, 10135 Torino, Italy
(6) Instituto Andaluz de Ciencias de la Tierra (IACT-CSIC), Avenida de las Palmeras 4, 18100 Armilla, Granada, Spain
(7) Instituto Interuniversitario de Investigación del Sistema Tierra en Andalucía (IISTA), Avenida del Mediterráneo s/n, 18006 Granada, Spain
(8) HEMAV SL, Carrer d’Esteve Terrades 1, 08860 Castelldefels, Spain''

'''Πηγή:''' Remote Sens. 2020, 12(5), 809 [https://doi.org/10.3390/rs12050809 (1)]

'''Λέξεις Κλειδιά:''' DInSAR, Sentinel-1, Aσφάλεια ταμιευτήρων, Kατολισθήσεις, Γεωμορφολογική Χαρτογράφηση, Τηλεπισκόπηση

'''Περίληψη:''' Οι κατολισθήσεις σε περιβάλλον ταμιευτήρα είναι ένας καλά αναγνωρισμένος κίνδυνος που μπορεί να οδηγήσει σε επικίνδυνες καταστάσεις σχετικά με τις υποδομές και την ασφάλεια των ανθρώπων. Η συμβολομετρία ραντάρ μέσω δορυφόρου αποδεικνύεται αξιόπιστη μέθοδος παρακολούθησης της δραστηριότητας κατολισθήσεων σε τέτοια περιβάλλοντα. Η ανάλυση DInSAR (Differential Interferometric Synthetic Aperture Radar) των εικόνων Sentinel-1, αποτελεί παράδειγμα της χρησιμότητας της τεχνικής, για την αναγνώριση και την παρακολούθηση κατολισθήσεων στον ταμιευτήρα της λίμνης Rules (Νότια Ισπανία). Η ενσωμάτωση των αποτελεσμάτων του DInSAR με μια ολοκληρωμένη γεωμορφολογική μελέτη επιτρέπει την κατανόηση της τυπολογίας, την εξέλιξη και τους παράγοντες ενεργοποίησης των τριών ενεργών κατολισθήσεων: Lorenzo-1, Rules Viaduct και El Arrecife. Γίνεται δυνατή η διάκριση μεταξύ περιστροφικής και επίπεδης κατολίσθησης και επομένως, η αξιολόγηση των πιθανών κινδύνων που σχετίζονται με αυτές τις τυπολογίες, δηλαδή την παλινδρομική ολίσθηση (κατολισθήσεις Lorenzo-1 και Rules Viaduct) ή την καταστροφική αστοχία πλαγιάς (El Arrecife Landslide), αντίστοιχα. Παρατηρείται επίσης πώς οι αλλαγές στη στάθμη του νερού του ταμιευτήρα επηρεάζουν τη συμπεριφορά της κατολίσθησης. Επιπλέον, γίνεται δυνατή η παρακολούθηση της σταθερότητας του φράγματος Rules καθώς και να εντοπίσουμε την παραμόρφωση μιας οδογέφυρας του εθνικού οδικού δικτύου που διασχίζει ένα κλάδο του ταμιευτήρα. Τελικά, είναι σημαντικό να εφαρμοστούν άλλες τεχνικές για τη συνέχιση της παρακολούθησης των κινήσεων, ειδικά στην κατολίσθηση του El Arrecife, προκειμένου να αποφευχθούν μελλοντικές δομικές ζημιές και θάνατοι.

'''Αντικείμενο μελέτης:''' Μετά τα εγκαίνια του Ταμιευτήρα της λίμνης Rules το 2004, το βόρειο άκρο της οδογέφυρας Rules αστοχεί λόγω κάμψης κατά την κατασκευή του το 2006. Πραγματοποιήθηκε ενίσχυση των θεμελίων των κατεστραμμένων βάθρων της οδογέφυρας και η υποδομή (επομένως και το συγκεκριμένο τμήμα A-44 του εθνικού δικτύου) εγκαινιάστηκε το 2009. Σύμφωνα με τις πληροφορίες που παρείχε το ισπανικό Υπουργείο Δημοσίων Έργων και Μεταφορών, αυτό το τμήμα αυτοκινητόδρομου απαιτούσε επένδυση 14 εκατομμυρίων ευρώ ανά χιλιόμετρο, που είναι το πιο ακριβό τμήμα αυτοκινητόδρομου που κατασκευάστηκε ποτέ στην Ισπανία. Μόλις 4 χρόνια αργότερα, τον Αύγουστο του 2013, το Υπουργείο Δημοσίων Έργων και Μεταφορών ανέφερε προβλήματα αστάθειας στο βόρειο ανάχωμα της οδογέφυρας και τα απαιτούμενα προς επισκευή έργα κόστισαν 19 εκατομμύρια ευρώ. Τα έργα αφορούσαν την αντικατάσταση του αναχώματος με μια πρόσθετη σύμμικτη οδογέφυρα από χάλυβα και σκυρόδεμα, την κατασκευή πλευρικών πασσάλων συγκράτησης και έναν επιπλέον πάσσαλο πλησιέστερα στις στηρίξεις. Η οδική κυκλοφορία μεταφέρθηκε προσωρινά στην εθνική οδό N-323, η οποία απαιτούσε επίσης σημαντικές επισκευές (εκτιμάται σε 3,8 εκατομμύρια ευρώ) λόγω της υποβάθμισής της. Οι διακυμάνσεις της στάθμης του νερού επισημάνθηκαν ως ο κύριος λόγος για τα ζητήματα μακροπρόθεσμης αστάθειας στη δεξαμενή. Τέλος, η οδογέφυρα εγκαινιάστηκε ξανά το 2015 και μέχρι σήμερα δεν έχει αναφερθεί κανένα άλλο πρόβλημα. Παρά αυτά το ιστορικό, δεν δημοσιεύθηκαν πληροφορίες σχετικά με τη δραστηριότητα της επίγειας αστάθειας στην περιοχή της λίμνης Rules μέχρι τους Lackezy et al. 2016. Αυτή η μελέτη αναδεικνύει τις δυνατότητες του InSAR για την ανίχνευση κινήσεων πλαγιών που επεξεργάστηκε αρκετές ενεργές κατολισθήσεις από διαφορετικές περιοχές παγκοσμίως, συμπεριλαμβανομένου ενός τομέα της περιοχής του ταμιευτήρα της λίμνης Rules. Οι συγγραφείς επεξεργάστηκαν τις εικόνες ENVISAT και Sentinel-1, εντοπίζοντας αρκετές περιοχές με ενεργές κινήσεις, αλλά δεν οριοθέτησαν καμία περίμετρο ενός συρόμενου σώματος ούτε ανέπτυξαν περαιτέρω έρευνα σχετικά με τις πλαγιές του ταμιευτήρα της λίμνης Rules.

'''Περιοχή μελέτης:''' Ο ταμιευτήρας της λίμνης Rules βρίσκεται στη μέση της διαδρομής του ποταμού Gualdalfeo στη συμβολή του με τον ποταμό Ízbor, στην επαρχία της Γρανάδας (Νότια Ισπανία) (Εικόνα 1). Η δεξαμενή προβλεπόταν αρχικά να έχει μέγιστη αποθήκευση νερού 117 hm3 και πλημμυρισμένη περιοχή 3,08 km2. Συλλέγει νερό από τη Sierra de Lújar, τη Sierra de los Guájares και τις νότιες πλαγιές του δυτικού άκρου της Sierra Nevada (Εικόνα 1). Το Φράγμα Rules είναι ένα φράγμα ύψους 118 μ. που βρίσκεται στο νότιο άκρο του ταμιευτήρα (Εικόνα 1). Η κατασκευή του φράγματος αποτελείται από δονούμενο σκυρόδεμα με ακτίνα καμπύλης 500 μέτρων. Η δεξαμενή προβλεπόταν αρχικά για τους ακόλουθους σκοπούς: άρδευση (40%), παροχή σε οικιστικές υποδομές στην ακτή (19%), παραγωγή ενέργειας (9%), έλεγχος πλημμύρας (30%) και περιβαλλοντική ροή (2%). Τα εγκαίνια της δεξαμενής πραγματοποιήθηκαν το 2004, ωστόσο, δεν έχουν εγκατασταθεί ακόμη ούτε σύστημα άρδευσης νερού ούτε ο υδροηλεκτρικός σταθμός παραγωγής ενέργειας.

'''Μεθοδολογία:'''
* Εφαρμογή τεχνικών συμβολομετρίας Differential Synthetic Aperture Radar (DInSAR) αξιοποιώντας εικόνες A και B του Sentinel-1.
* Μετά από μια ολοκληρωμένη ερμηνεία των αποτελεσμάτων του InSAR και τον προσδιορισμό των κύριων περιοχών που δείχνουν αστάθεια εδάφους, πραγματοποιήθηκε μια διεξοδική συλλογή δεδομένων από αυτές τις περιοχές και μια λεπτομερή γεωμορφολογική έρευνα πεδίου.
* Αρχειοθέτηση στοιχείων πεδίου για τις ανιχνευθείσες κινήσεις και δημιουργία γεωμορφολογικών χαρτών σε κλίμακα τοποθεσίας των ασταθών περιοχών (δηλαδή, τις ενεργές κατολισθήσεις).
* Ανάλυση των χρονοσειρών μετατόπισης στα ασταθή μετρημένα σημεία. Το ενδιαφέρον επικεντρώθηκε στον έλεγχο της εξέλιξης των μετακινήσεων και της σύνδεσή τους με πιθανούς παράγοντες ενεργοποίησης, όπως βροχοπτώσεις και διακυμάνσεις της στάθμης του νερού στον ταμιευτήρα.

'''Αποτελέσματα:''' Τα μη σταθερά σημεία συγκεντρώνονται κυρίως σε τρεις περιοχές (Εικόνα 3): (Α) την περιοχή Cortijo de Lorenzo, κατά μήκος του κλάδου του ποταμού Ízbor του ταμιευτήρα, (B) στο νότιο άκρο της οδογέφυρας της λίμνης Rules και (C) την περιοχή El Arrecife, κατά μήκος της δυτικής πλαγιάς του ταμιευτήρα της λίμνης Rules.
* Η περιοχή Cortijo de Lorenzo παρουσιάζει γενικά στοιχεία αστάθειας πλαγιάς, που συνδέονται κυρίως με κατολισθήσεις που ονομάστηκαν «Lorenzo-1 Landslide». Ο ρυθμός ταχύτητας φτάνει τα 20 mm / έτος ως μέγιστο (Εικόνα 3Α).
* Στη νότια πλαγιά της οδογέφυρας της λίμνης Rules, εντοπίστηκαν ταχύτητες στην περιοχή από -5,5 έως -24 mm / έτος (Εικόνα 3Β), με τη μέση ταχύτητα -15 mm / έτος. Τα περισσότερα από τα σημεία βρίσκονται κοντά στην ίδια την οδογέφυρα, ενώ ένα άλλο σύνολο σημείων βρίσκεται 150 μ. βορειοανατολικά της οδογέφυρας (Εικόνα 2Β), που βρίσκεται μέσα σε κατολισθήσεις που καταγράφηκαν από τους Fernández et al. 1997 και Chacón et al. 2007. Αυτή η κατολίσθηση ονομάστηκε «Rules Viaduct Landslide».
* Στην περιοχή El Arrecife, μετρήθηκαν ταχύτητες που κυμαίνονται από -10 έως -60 mm / έτος και η μέση ταχύτητα ήταν -25 mm / έτος. Τα περισσότερα σημεία βρίσκονται κατά μήκος της εθνικής οδού N-323 και του χαμηλότερου τμήματος της ίδιας πλαγιάς (Εικόνα 3C). Το σύνολο των σημείων με τις υψηλότερες ταχύτητες (περίπου -50 και -55 mm / έτος) αντιστοιχεί σε κατολισθήσεις μικρού μεγέθους που καταγράφηκαν επίσης από τους Fernández et al. 1997 και Chacón et al. 2007. Η αστάθεια αυτής της περιοχής επισημάνθηκε επίσης από τους Lackezy et al. 2016, αλλά το χωρικό μοτίβο των ταχυτήτων που λαμβάνουν αυτοί οι συγγραφείς αποτρέπει μια λεπτομερή οριοθέτηση της συρόμενης μάζας. Ο χάρτης ταχύτητας επιφάνειας έδωσε μια καλύτερη εικόνα για τα όρια κατολισθήσεων που ονομάστηκαν «El Arrecife Landslide». Επιπροσθέτως, παρατηρήθηκε ότι το νότιο πλευρικό όριο αυτής της κατολίσθησης δείχνει μια απότομη αλλαγή όσον αφορά τις τιμές ταχύτητας, ενώ το βόρειο όριο δείχνει μια σταδιακή εξέλιξη της ταχύτητας (Εικόνα 3C).

'''Συμπεράσματα:''' Η εφαρμογή τεχνικών DInSAR σε περιβάλλον ταμιευτήρα καθιστά δυνατή την επιτυχημένη ανίχνευση και παρακολούθηση πιθανών ασταθειών πλαγιάς σε μια τόσο κρίσιμη υποδομή. Στην περίπτωση του ταμιευτήρα της λίμνης Rules, οι χάρτες ταχύτητας επιφάνειας InSAR επιτρέπουν: (1) να ελεγχθεί τη σταθερότητα του Φράγματος Rules και τις πιθανές ασταθείς πλαγιές όπου βρίσκεται αυτή η κατασκευή, (2) να οριοθετηθούν τρεις ενεργές κατολισθήσεις: η Lorenzo-1, η Rules Viaduct και η El Arrecife και (3) να παρακολουθείται η δραστηριότητα αυτών των κατολισθήσεων. Η ενσωμάτωση των δεδομένων DInSAR με την κλασική γεωμορφολογική έρευνα (δηλαδή, έρευνα πεδίου και χαρτογράφηση) βοήθησε στον καθορισμό και την κατανόηση της κινηματικής και της εξέλιξης των κατολισθήσεων, καθώς και στον καθορισμό των παραγόντων ενεργοποίησής τους. Έτσι, διακρίθηκε ότι οι κατολισθήσεις Lorenzo-1 και Rules Viaduct είναι περιστροφικού τύπου, ενώ το El Arrecife έχει επίπεδο χαρακτήρα. Επιπλέον, παρατηρήθηκε μια προοδευτική εξέλιξη των περιστρεφόμενων κατολισθήσεων που αποτελεί κίνδυνο τόσο για την εθνική οδό N-323 όσο και για την οδογέφυρα της λίμνης Rules. Οι χρονοσειρές μετατόπισης που αποκτήθηκαν μέσω της ανάλυσης DInSAR δείχνουν ότι η συμπεριφορά των κατολισθήσεων Lorenzo-1 και Rules Viaduct συσχετίζεται με τις συνεχείς αλλαγές στη στάθμη του νερού του ταμιευτήρα (δηλαδή, μειώσεις και γεμίσματα). Αντίθετα, οι χρονοσειρές που αποκτήθηκαν στην κατολίσθηση του El Arrecife έδειξαν ότι δεν επηρεάστηκε από τις αλλαγές της στάθμης του νερού. Εντοπίστηκαν επίσης μικρές μετατοπίσεις στην οδογέφυρα του αυτοκινητόδρομου Α-44 που διασχίζει έναν κλάδο του ταμιευτήρα της λίμνης Rules. Αυτές οι μετατοπίσεις μπορεί να έχουν διαφορετικές εξηγήσεις, αλλά το γεγονός είναι ότι η οδογέφυρα φαίνεται να υφίσταται μια μικρή παραμόρφωση που πιθανότατα σχετίζεται με τις παρακείμενες κατολισθήσεις. Η κατανόηση όλων αυτών των πληροφοριών ήταν ζωτικής σημασίας για την προκαταρκτική εκτίμηση των πιθανών κινδύνων των ασταθών πλαγιών στον ταμιευτήρα της λίμνης Rules, σχετικά με τα διάφορα προβλήματα και τις επιπτώσεις σε σχέση με την ασφάλεια του ίδιου του ταμιευτήρα και άλλων υποδομών που σχετίζονται με αυτό. Έτσι, αυτή η έρευνα επισημαίνει ότι οι κατολισθήσεις Lorenzo-1 και Rules Viaduct συνεπάγονται μια επικίνδυνη κατάσταση για τη δομική ακεραιότητα του N-323 και της οδογέφυρας της λίμνης Rules, αντίστοιχα. Από την άλλη πλευρά, η κατολίσθηση του El Arrecife αντιπροσωπεύει υψηλό δυνητικό κίνδυνο ξαφνικής αστοχίας. Ωστόσο, μέχρι σήμερα, δεν υπάρχουν αρκετά στοιχεία για τη δημιουργία κοινωνικού συναγερμού σχετικά με αυτό το θέμα. Υπό αυτήν την έννοια, το DInSAR σε συνδυασμό με άλλες τεχνικές παρακολούθησης πρέπει να εφαρμόζεται συνεχώς για την ανίχνευση οποιασδήποτε ένδειξης προ-αστοχίας και οποιασδήποτε κρίσιμης παραμόρφωσης κατά μήκος της οδογέφυρας της λίμνης Rules για την αποφυγή μη αναστρέψιμων ζημιών και επίσης για τη συμβολή στην κατάλληλη διαχείριση του ταμιευτήρα.

[[category:Ανίχνευση μεταβολών και παρακολούθηση κατολισθήσεων]]

Χρήση του Sentinel-1 DInSAR για την παρακολούθηση ενεργών κατολισθήσεων σε κρίσιμες υποδομές

2021-01-19T12:26:10Z

Achilleas Stamatiadis:

'''Αντικείμενο Εφαρμογής:''' Χρήση του Sentinel-1 DInSAR για την παρακολούθηση ενεργών κατολισθήσεων σε κρίσιμες υποδομές: Η περίπτωση της τεχνητής λίμνης Rules (Νότια Ισπανία)

'''Πρωτότυπος Τίτλος:''' '' 'Sentinel-1 DInSAR for Monitoring Active Landslides in Critical Infrastructures: The Case of the Rules Reservoir (Southern Spain)' ''

'''Συγγραφείς:''' Cristina Reyes-Carmona(1), Anna Barra(2) , Jorge Pedro Galve(1), Oriol Monserrat(2), José Vicente Pérez-Peña(1),(3), Rosa María Mateos(4), Davide Notti(5) , Patricia Ruano(1),(6), Agustín Millares(7), Juan López-Vinielles(4),(8) and José Miguel Azañón(1),(6)

''
(1) Departamento de Geodinámica, Universidad de Granada, Avenida del Hospicio s/n, 18010 Granada, Spain
(2) Geomatics Division, Centre Tecnològic de Telecomunicacions de Catalunya (CTTC), Avinguda Carl Friedrich Gauss 7, 08860 Castelldefels, Spain
(3) Instituto Andaluz de Geofísica, Calle del Profesor Clavera 12, 18071 Granada, Spain
(4) Geohazards InSAR Laboratory and Modelling Group (InSARlab), Geoscience Research Department, Geological Survey of Spain (IGME), Calle de Ríos Rosas 23, 28003 Madrid, Spain
(5) Italian National Research Council, Research Institute for Geo-Hydrological Protection (CNR-IRPI), Strada delle Cacce 73, 10135 Torino, Italy
(6) Instituto Andaluz de Ciencias de la Tierra (IACT-CSIC), Avenida de las Palmeras 4, 18100 Armilla, Granada, Spain
(7) Instituto Interuniversitario de Investigación del Sistema Tierra en Andalucía (IISTA), Avenida del Mediterráneo s/n, 18006 Granada, Spain
(8) HEMAV SL, Carrer d’Esteve Terrades 1, 08860 Castelldefels, Spain''

'''Πηγή:''' Remote Sens. 2020, 12(5), 809 [https://doi.org/10.3390/rs12050809 (1)]

'''Λέξεις Κλειδιά:''' DInSAR, Sentinel-1, Aσφάλεια ταμιευτήρων, Kατολισθήσεις, Γεωμορφολογική Χαρτογράφηση, Τηλεπισκόπηση

'''Περίληψη:''' Οι κατολισθήσεις σε περιβάλλον ταμιευτήρα είναι ένας καλά αναγνωρισμένος κίνδυνος που μπορεί να οδηγήσει σε επικίνδυνες καταστάσεις σχετικά με τις υποδομές και την ασφάλεια των ανθρώπων. Η συμβολομετρία ραντάρ μέσω δορυφόρου αποδεικνύεται αξιόπιστη μέθοδος παρακολούθησης της δραστηριότητας κατολισθήσεων σε τέτοια περιβάλλοντα. Η ανάλυση DInSAR (Differential Interferometric Synthetic Aperture Radar) των εικόνων Sentinel-1, αποτελεί παράδειγμα της χρησιμότητας της τεχνικής, για την αναγνώριση και την παρακολούθηση κατολισθήσεων στον ταμιευτήρα της λίμνης Rules (Νότια Ισπανία). Η ενσωμάτωση των αποτελεσμάτων του DInSAR με μια ολοκληρωμένη γεωμορφολογική μελέτη επιτρέπει την κατανόηση της τυπολογίας, την εξέλιξη και τους παράγοντες ενεργοποίησης των τριών ενεργών κατολισθήσεων: Lorenzo-1, Rules Viaduct και El Arrecife. Γίνεται δυνατή η διάκριση μεταξύ περιστροφικής και επίπεδης κατολίσθησης και επομένως, η αξιολόγηση των πιθανών κινδύνων που σχετίζονται με αυτές τις τυπολογίες, δηλαδή την παλινδρομική ολίσθηση (κατολισθήσεις Lorenzo-1 και Rules Viaduct) ή την καταστροφική αστοχία πλαγιάς (El Arrecife Landslide), αντίστοιχα. Παρατηρείται επίσης πώς οι αλλαγές στη στάθμη του νερού του ταμιευτήρα επηρεάζουν τη συμπεριφορά της κατολίσθησης. Επιπλέον, γίνεται δυνατή η παρακολούθηση της σταθερότητας του φράγματος Rules καθώς και να εντοπίσουμε την παραμόρφωση μιας οδογέφυρας του εθνικού οδικού δικτύου που διασχίζει ένα κλάδο του ταμιευτήρα. Τελικά, είναι σημαντικό να εφαρμοστούν άλλες τεχνικές για τη συνέχιση της παρακολούθησης των κινήσεων, ειδικά στην κατολίσθηση του El Arrecife, προκειμένου να αποφευχθούν μελλοντικές δομικές ζημιές και θάνατοι.

'''Αντικείμενο μελέτης:''' Μετά τα εγκαίνια του Ταμιευτήρα της λίμνης Rules το 2004, το βόρειο άκρο της οδογέφυρας Rules αστοχεί λόγω κάμψης κατά την κατασκευή του το 2006. Πραγματοποιήθηκε ενίσχυση των θεμελίων των κατεστραμμένων βάθρων της οδογέφυρας και η υποδομή (επομένως και το συγκεκριμένο τμήμα A-44 του εθνικού δικτύου) εγκαινιάστηκε το 2009. Σύμφωνα με τις πληροφορίες που παρείχε το ισπανικό Υπουργείο Δημοσίων Έργων και Μεταφορών, αυτό το τμήμα αυτοκινητόδρομου απαιτούσε επένδυση 14 εκατομμυρίων ευρώ ανά χιλιόμετρο, που είναι το πιο ακριβό τμήμα αυτοκινητόδρομου που κατασκευάστηκε ποτέ στην Ισπανία. Μόλις 4 χρόνια αργότερα, τον Αύγουστο του 2013, το Υπουργείο Δημοσίων Έργων και Μεταφορών ανέφερε προβλήματα αστάθειας στο βόρειο ανάχωμα της οδογέφυρας και τα απαιτούμενα προς επισκευή έργα κόστισαν 19 εκατομμύρια ευρώ. Τα έργα αφορούσαν την αντικατάσταση του αναχώματος με μια πρόσθετη σύμμικτη οδογέφυρα από χάλυβα και σκυρόδεμα, την κατασκευή πλευρικών πασσάλων συγκράτησης και έναν επιπλέον πάσσαλο πλησιέστερα στις στηρίξεις. Η οδική κυκλοφορία μεταφέρθηκε προσωρινά στην εθνική οδό N-323, η οποία απαιτούσε επίσης σημαντικές επισκευές (εκτιμάται σε 3,8 εκατομμύρια ευρώ) λόγω της υποβάθμισής της. Οι διακυμάνσεις της στάθμης του νερού επισημάνθηκαν ως ο κύριος λόγος για τα ζητήματα μακροπρόθεσμης αστάθειας στη δεξαμενή. Τέλος, η οδογέφυρα εγκαινιάστηκε ξανά το 2015 και μέχρι σήμερα δεν έχει αναφερθεί κανένα άλλο πρόβλημα. Παρά αυτά το ιστορικό, δεν δημοσιεύθηκαν πληροφορίες σχετικά με τη δραστηριότητα της επίγειας αστάθειας στην περιοχή της λίμνης Rules μέχρι τους Lackezy et al. 2016. Αυτή η μελέτη αναδεικνύει τις δυνατότητες του InSAR για την ανίχνευση κινήσεων πλαγιών που επεξεργάστηκε αρκετές ενεργές κατολισθήσεις από διαφορετικές περιοχές παγκοσμίως, συμπεριλαμβανομένου ενός τομέα της περιοχής του ταμιευτήρα της λίμνης Rules. Οι συγγραφείς επεξεργάστηκαν τις εικόνες ENVISAT και Sentinel-1, εντοπίζοντας αρκετές περιοχές με ενεργές κινήσεις, αλλά δεν οριοθέτησαν καμία περίμετρο ενός συρόμενου σώματος ούτε ανέπτυξαν περαιτέρω έρευνα σχετικά με τις πλαγιές του ταμιευτήρα της λίμνης Rules.

'''Περιοχή μελέτης:''' Ο ταμιευτήρας της λίμνης Rules βρίσκεται στη μέση της διαδρομής του ποταμού Gualdalfeo στη συμβολή του με τον ποταμό Ízbor, στην επαρχία της Γρανάδας (Νότια Ισπανία) (Εικόνα 1). Η δεξαμενή προβλεπόταν αρχικά να έχει μέγιστη αποθήκευση νερού 117 hm3 και πλημμυρισμένη περιοχή 3,08 km2. Συλλέγει νερό από τη Sierra de Lújar, τη Sierra de los Guájares και τις νότιες πλαγιές του δυτικού άκρου της Sierra Nevada (Εικόνα 1). Το Φράγμα Rules είναι ένα φράγμα ύψους 118 μ. που βρίσκεται στο νότιο άκρο του ταμιευτήρα (Εικόνα 1). Η κατασκευή του φράγματος αποτελείται από δονούμενο σκυρόδεμα με ακτίνα καμπύλης 500 μέτρων. Η δεξαμενή προβλεπόταν αρχικά για τους ακόλουθους σκοπούς: άρδευση (40%), παροχή σε οικιστικές υποδομές στην ακτή (19%), παραγωγή ενέργειας (9%), έλεγχος πλημμύρας (30%) και περιβαλλοντική ροή (2%). Τα εγκαίνια της δεξαμενής πραγματοποιήθηκαν το 2004, ωστόσο, δεν έχουν εγκατασταθεί ακόμη ούτε σύστημα άρδευσης νερού ούτε ο υδροηλεκτρικός σταθμός παραγωγής ενέργειας.

'''Μεθοδολογία:'''
* Εφαρμογή τεχνικών συμβολομετρίας Differential Synthetic Aperture Radar (DInSAR) αξιοποιώντας εικόνες A και B του Sentinel-1.
* Μετά από μια ολοκληρωμένη ερμηνεία των αποτελεσμάτων του InSAR και τον προσδιορισμό των κύριων περιοχών που δείχνουν αστάθεια εδάφους, πραγματοποιήθηκε μια διεξοδική συλλογή δεδομένων από αυτές τις περιοχές και μια λεπτομερή γεωμορφολογική έρευνα πεδίου.
* Αρχειοθέτηση στοιχείων πεδίου για τις ανιχνευθείσες κινήσεις και δημιουργία γεωμορφολογικών χαρτών σε κλίμακα τοποθεσίας των ασταθών περιοχών (δηλαδή, τις ενεργές κατολισθήσεις).
* Ανάλυση των χρονοσειρών μετατόπισης στα ασταθή μετρημένα σημεία. Το ενδιαφέρον επικεντρώθηκε στον έλεγχο της εξέλιξης των μετακινήσεων και της σύνδεσή τους με πιθανούς παράγοντες ενεργοποίησης, όπως βροχοπτώσεις και διακυμάνσεις της στάθμης του νερού στον ταμιευτήρα.

'''Αποτελέσματα:''' Τα μη σταθερά σημεία συγκεντρώνονται κυρίως σε τρεις περιοχές (Εικόνα 3): (Α) την περιοχή Cortijo de Lorenzo, κατά μήκος του κλάδου του ποταμού Ízbor του ταμιευτήρα, (B) στο νότιο άκρο της οδογέφυρας της λίμνης Rules και (C) την περιοχή El Arrecife, κατά μήκος της δυτικής πλαγιάς του ταμιευτήρα της λίμνης Rules.
* Η περιοχή Cortijo de Lorenzo παρουσιάζει γενικά στοιχεία αστάθειας πλαγιάς, που συνδέονται κυρίως με κατολισθήσεις που ονομάστηκαν «Lorenzo-1 Landslide». Ο ρυθμός ταχύτητας φτάνει τα 20 mm / έτος ως μέγιστο (Εικόνα 3Α).
* Στη νότια πλαγιά της οδογέφυρας της λίμνης Rules, εντοπίστηκαν ταχύτητες στην περιοχή από -5,5 έως -24 mm / έτος (Εικόνα 3Β), με τη μέση ταχύτητα -15 mm / έτος. Τα περισσότερα από τα σημεία βρίσκονται κοντά στην ίδια την οδογέφυρα, ενώ ένα άλλο σύνολο σημείων βρίσκεται 150 μ. βορειοανατολικά της οδογέφυρας (Εικόνα 2Β), που βρίσκεται μέσα σε κατολισθήσεις που καταγράφηκαν από τους Fernández et al. 1997 και Chacón et al. 2007. Αυτή η κατολίσθηση ονομάστηκε «Rules Viaduct Landslide».
* Στην περιοχή El Arrecife, μετρήθηκαν ταχύτητες που κυμαίνονται από -10 έως -60 mm / έτος και η μέση ταχύτητα ήταν -25 mm / έτος. Τα περισσότερα σημεία βρίσκονται κατά μήκος της εθνικής οδού N-323 και του χαμηλότερου τμήματος της ίδιας πλαγιάς (Εικόνα 3C). Το σύνολο των σημείων με τις υψηλότερες ταχύτητες (περίπου -50 και -55 mm / έτος) αντιστοιχεί σε κατολισθήσεις μικρού μεγέθους που καταγράφηκαν επίσης από τους Fernández et al. 1997 και Chacón et al. 2007. Η αστάθεια αυτής της περιοχής επισημάνθηκε επίσης από τους Lackezy et al. 2016, αλλά το χωρικό μοτίβο των ταχυτήτων που λαμβάνουν αυτοί οι συγγραφείς αποτρέπει μια λεπτομερή οριοθέτηση της συρόμενης μάζας. Ο χάρτης ταχύτητας επιφάνειας έδωσε μια καλύτερη εικόνα για τα όρια κατολισθήσεων που ονομάστηκαν «El Arrecife Landslide». Επιπροσθέτως, παρατηρήθηκε ότι το νότιο πλευρικό όριο αυτής της κατολίσθησης δείχνει μια απότομη αλλαγή όσον αφορά τις τιμές ταχύτητας, ενώ το βόρειο όριο δείχνει μια σταδιακή εξέλιξη της ταχύτητας (Εικόνα 3C).

'''Συμπεράσματα:''' Η εφαρμογή τεχνικών DInSAR σε περιβάλλον ταμιευτήρα καθιστά δυνατή την επιτυχημένη ανίχνευση και παρακολούθηση πιθανών ασταθειών πλαγιάς σε μια τόσο κρίσιμη υποδομή. Στην περίπτωση του ταμιευτήρα της λίμνης Rules, οι χάρτες ταχύτητας επιφάνειας InSAR επιτρέπουν: (1) να ελεγχθεί τη σταθερότητα του Φράγματος Rules και τις πιθανές ασταθείς πλαγιές όπου βρίσκεται αυτή η κατασκευή, (2) να οριοθετηθούν τρεις ενεργές κατολισθήσεις: η Lorenzo-1, η Rules Viaduct και η El Arrecife και (3) να παρακολουθείται η δραστηριότητα αυτών των κατολισθήσεων. Η ενσωμάτωση των δεδομένων DInSAR με την κλασική γεωμορφολογική έρευνα (δηλαδή, έρευνα πεδίου και χαρτογράφηση) βοήθησε στον καθορισμό και την κατανόηση της κινηματικής και της εξέλιξης των κατολισθήσεων, καθώς και στον καθορισμό των παραγόντων ενεργοποίησής τους. Έτσι, διακρίθηκε ότι οι κατολισθήσεις Lorenzo-1 και Rules Viaduct είναι περιστροφικού τύπου, ενώ το El Arrecife έχει επίπεδο χαρακτήρα. Επιπλέον, παρατηρήθηκε μια προοδευτική εξέλιξη των περιστρεφόμενων κατολισθήσεων που αποτελεί κίνδυνο τόσο για την εθνική οδό N-323 όσο και για την οδογέφυρα της λίμνης Rules. Οι χρονοσειρές μετατόπισης που αποκτήθηκαν μέσω της ανάλυσης DInSAR δείχνουν ότι η συμπεριφορά των κατολισθήσεων Lorenzo-1 και Rules Viaduct συσχετίζεται με τις συνεχείς αλλαγές στη στάθμη του νερού του ταμιευτήρα (δηλαδή, μειώσεις και γεμίσματα). Αντίθετα, οι χρονοσειρές που αποκτήθηκαν στην κατολίσθηση του El Arrecife έδειξαν ότι δεν επηρεάστηκε από τις αλλαγές της στάθμης του νερού. Εντοπίστηκαν επίσης μικρές μετατοπίσεις στην οδογέφυρα του αυτοκινητόδρομου Α-44 που διασχίζει έναν κλάδο του ταμιευτήρα της λίμνης Rules. Αυτές οι μετατοπίσεις μπορεί να έχουν διαφορετικές εξηγήσεις, αλλά το γεγονός είναι ότι η οδογέφυρα φαίνεται να υφίσταται μια μικρή παραμόρφωση που πιθανότατα σχετίζεται με τις παρακείμενες κατολισθήσεις. Η κατανόηση όλων αυτών των πληροφοριών ήταν ζωτικής σημασίας για την προκαταρκτική εκτίμηση των πιθανών κινδύνων των ασταθών πλαγιών στον ταμιευτήρα της λίμνης Rules, σχετικά με τα διάφορα προβλήματα και τις επιπτώσεις σε σχέση με την ασφάλεια του ίδιου του ταμιευτήρα και άλλων υποδομών που σχετίζονται με αυτό. Έτσι, αυτή η έρευνα επισημαίνει ότι οι κατολισθήσεις Lorenzo-1 και Rules Viaduct συνεπάγονται μια επικίνδυνη κατάσταση για τη δομική ακεραιότητα του N-323 και της οδογέφυρας της λίμνης Rules, αντίστοιχα. Από την άλλη πλευρά, η κατολίσθηση του El Arrecife αντιπροσωπεύει υψηλό δυνητικό κίνδυνο ξαφνικής αστοχίας. Ωστόσο, μέχρι σήμερα, δεν υπάρχουν αρκετά στοιχεία για τη δημιουργία κοινωνικού συναγερμού σχετικά με αυτό το θέμα. Υπό αυτήν την έννοια, το DInSAR σε συνδυασμό με άλλες τεχνικές παρακολούθησης πρέπει να εφαρμόζεται συνεχώς για την ανίχνευση οποιασδήποτε ένδειξης προ-αστοχίας και οποιασδήποτε κρίσιμης παραμόρφωσης κατά μήκος της οδογέφυρας της λίμνης Rules για την αποφυγή μη αναστρέψιμων ζημιών και επίσης για τη συμβολή στην κατάλληλη διαχείριση του ταμιευτήρα.

[[category:Ανίχνευση μεταβολών και παρακολούθηση κατολισθήσεων]]

Χρήση του Sentinel-1 DInSAR για την παρακολούθηση ενεργών κατολισθήσεων σε κρίσιμες υποδομές

2021-01-19T12:22:13Z

Achilleas Stamatiadis: Νέα σελίδα με ''''Αντικείμενο Εφαρμογής:''' Χρήση του Sentinel-1 DInSAR για την παρακολούθηση ενεργών κατολισθήσεων σ...'

'''Αντικείμενο Εφαρμογής:''' Χρήση του Sentinel-1 DInSAR για την παρακολούθηση ενεργών κατολισθήσεων σε κρίσιμες υποδομές: Η περίπτωση της τεχνητής λίμνης Rules (Νότια Ισπανία)

'''Πρωτότυπος Τίτλος:''' '' 'Sentinel-1 DInSAR for Monitoring Active Landslides in Critical Infrastructures: The Case of the Rules Reservoir (Southern Spain)'''

'''Συγγραφείς:''' Cristina Reyes-Carmona(1), Anna Barra(2) , Jorge Pedro Galve(1), Oriol Monserrat(2), José Vicente Pérez-Peña(1),(3), Rosa María Mateos(4), Davide Notti(5) , Patricia Ruano(1),(6), Agustín Millares(7), Juan López-Vinielles(4),(8) and José Miguel Azañón(1),(6)

''
(1) Departamento de Geodinámica, Universidad de Granada, Avenida del Hospicio s/n, 18010 Granada, Spain
(2) Geomatics Division, Centre Tecnològic de Telecomunicacions de Catalunya (CTTC), Avinguda Carl Friedrich Gauss 7, 08860 Castelldefels, Spain
(3) Instituto Andaluz de Geofísica, Calle del Profesor Clavera 12, 18071 Granada, Spain
(4) Geohazards InSAR Laboratory and Modelling Group (InSARlab), Geoscience Research Department, Geological Survey of Spain (IGME), Calle de Ríos Rosas 23, 28003 Madrid, Spain
(5) Italian National Research Council, Research Institute for Geo-Hydrological Protection (CNR-IRPI), Strada delle Cacce 73, 10135 Torino, Italy
(6) Instituto Andaluz de Ciencias de la Tierra (IACT-CSIC), Avenida de las Palmeras 4, 18100 Armilla, Granada, Spain
(7) Instituto Interuniversitario de Investigación del Sistema Tierra en Andalucía (IISTA), Avenida del Mediterráneo s/n, 18006 Granada, Spain
(8) HEMAV SL, Carrer d’Esteve Terrades 1, 08860 Castelldefels, Spain''

'''Πηγή:''' Remote Sens. 2020, 12(5), 809 [https://doi.org/10.3390/rs12050809 (1)]

'''Λέξεις Κλειδιά:''' DInSAR, Sentinel-1, Aσφάλεια ταμιευτήρων, Kατολισθήσεις, Γεωμορφολογική Χαρτογράφηση, Τηλεπισκόπηση

'''Περίληψη:''' Οι κατολισθήσεις σε περιβάλλον ταμιευτήρα είναι ένας καλά αναγνωρισμένος κίνδυνος που μπορεί να οδηγήσει σε επικίνδυνες καταστάσεις σχετικά με τις υποδομές και την ασφάλεια των ανθρώπων. Η συμβολομετρία ραντάρ μέσω δορυφόρου αποδεικνύεται αξιόπιστη μέθοδος παρακολούθησης της δραστηριότητας κατολισθήσεων σε τέτοια περιβάλλοντα. Η ανάλυση DInSAR (Differential Interferometric Synthetic Aperture Radar) των εικόνων Sentinel-1, αποτελεί παράδειγμα της χρησιμότητας της τεχνικής, για την αναγνώριση και την παρακολούθηση κατολισθήσεων στον ταμιευτήρα της λίμνης Rules (Νότια Ισπανία). Η ενσωμάτωση των αποτελεσμάτων του DInSAR με μια ολοκληρωμένη γεωμορφολογική μελέτη επιτρέπει την κατανόηση της τυπολογίας, την εξέλιξη και τους παράγοντες ενεργοποίησης των τριών ενεργών κατολισθήσεων: Lorenzo-1, Rules Viaduct και El Arrecife. Γίνεται δυνατή η διάκριση μεταξύ περιστροφικής και επίπεδης κατολίσθησης και επομένως, η αξιολόγηση των πιθανών κινδύνων που σχετίζονται με αυτές τις τυπολογίες, δηλαδή την παλινδρομική ολίσθηση (κατολισθήσεις Lorenzo-1 και Rules Viaduct) ή την καταστροφική αστοχία πλαγιάς (El Arrecife Landslide), αντίστοιχα. Παρατηρείται επίσης πώς οι αλλαγές στη στάθμη του νερού του ταμιευτήρα επηρεάζουν τη συμπεριφορά της κατολίσθησης. Επιπλέον, γίνεται δυνατή η παρακολούθηση της σταθερότητας του φράγματος Rules καθώς και να εντοπίσουμε την παραμόρφωση μιας οδογέφυρας του εθνικού οδικού δικτύου που διασχίζει ένα κλάδο του ταμιευτήρα. Τελικά, είναι σημαντικό να εφαρμοστούν άλλες τεχνικές για τη συνέχιση της παρακολούθησης των κινήσεων, ειδικά στην κατολίσθηση του El Arrecife, προκειμένου να αποφευχθούν μελλοντικές δομικές ζημιές και θάνατοι.

'''Αντικείμενο μελέτης:''' Μετά τα εγκαίνια του Ταμιευτήρα της λίμνης Rules το 2004, το βόρειο άκρο της οδογέφυρας Rules αστοχεί λόγω κάμψης κατά την κατασκευή του το 2006. Πραγματοποιήθηκε ενίσχυση των θεμελίων των κατεστραμμένων βάθρων της οδογέφυρας και η υποδομή (επομένως και το συγκεκριμένο τμήμα A-44 του εθνικού δικτύου) εγκαινιάστηκε το 2009. Σύμφωνα με τις πληροφορίες που παρείχε το ισπανικό Υπουργείο Δημοσίων Έργων και Μεταφορών, αυτό το τμήμα αυτοκινητόδρομου απαιτούσε επένδυση 14 εκατομμυρίων ευρώ ανά χιλιόμετρο, που είναι το πιο ακριβό τμήμα αυτοκινητόδρομου που κατασκευάστηκε ποτέ στην Ισπανία. Μόλις 4 χρόνια αργότερα, τον Αύγουστο του 2013, το Υπουργείο Δημοσίων Έργων και Μεταφορών ανέφερε προβλήματα αστάθειας στο βόρειο ανάχωμα της οδογέφυρας και τα απαιτούμενα προς επισκευή έργα κόστισαν 19 εκατομμύρια ευρώ. Τα έργα αφορούσαν την αντικατάσταση του αναχώματος με μια πρόσθετη σύμμικτη οδογέφυρα από χάλυβα και σκυρόδεμα, την κατασκευή πλευρικών πασσάλων συγκράτησης και έναν επιπλέον πάσσαλο πλησιέστερα στις στηρίξεις. Η οδική κυκλοφορία μεταφέρθηκε προσωρινά στην εθνική οδό N-323, η οποία απαιτούσε επίσης σημαντικές επισκευές (εκτιμάται σε 3,8 εκατομμύρια ευρώ) λόγω της υποβάθμισής της. Οι διακυμάνσεις της στάθμης του νερού επισημάνθηκαν ως ο κύριος λόγος για τα ζητήματα μακροπρόθεσμης αστάθειας στη δεξαμενή. Τέλος, η οδογέφυρα εγκαινιάστηκε ξανά το 2015 και μέχρι σήμερα δεν έχει αναφερθεί κανένα άλλο πρόβλημα. Παρά αυτά το ιστορικό, δεν δημοσιεύθηκαν πληροφορίες σχετικά με τη δραστηριότητα της επίγειας αστάθειας στην περιοχή της λίμνης Rules μέχρι τους Lackezy et al. 2016. Αυτή η μελέτη αναδεικνύει τις δυνατότητες του InSAR για την ανίχνευση κινήσεων πλαγιών που επεξεργάστηκε αρκετές ενεργές κατολισθήσεις από διαφορετικές περιοχές παγκοσμίως, συμπεριλαμβανομένου ενός τομέα της περιοχής του ταμιευτήρα της λίμνης Rules. Οι συγγραφείς επεξεργάστηκαν τις εικόνες ENVISAT και Sentinel-1, εντοπίζοντας αρκετές περιοχές με ενεργές κινήσεις, αλλά δεν οριοθέτησαν καμία περίμετρο ενός συρόμενου σώματος ούτε ανέπτυξαν περαιτέρω έρευνα σχετικά με τις πλαγιές του ταμιευτήρα της λίμνης Rules.

'''Περιοχή μελέτης:''' Ο ταμιευτήρας της λίμνης Rules βρίσκεται στη μέση της διαδρομής του ποταμού Gualdalfeo στη συμβολή του με τον ποταμό Ízbor, στην επαρχία της Γρανάδας (Νότια Ισπανία) (Εικόνα 1). Η δεξαμενή προβλεπόταν αρχικά να έχει μέγιστη αποθήκευση νερού 117 hm3 και πλημμυρισμένη περιοχή 3,08 km2. Συλλέγει νερό από τη Sierra de Lújar, τη Sierra de los Guájares και τις νότιες πλαγιές του δυτικού άκρου της Sierra Nevada (Εικόνα 1). Το Φράγμα Rules είναι ένα φράγμα ύψους 118 μ. που βρίσκεται στο νότιο άκρο του ταμιευτήρα (Εικόνα 1). Η κατασκευή του φράγματος αποτελείται από δονούμενο σκυρόδεμα με ακτίνα καμπύλης 500 μέτρων. Η δεξαμενή προβλεπόταν αρχικά για τους ακόλουθους σκοπούς: άρδευση (40%), παροχή σε οικιστικές υποδομές στην ακτή (19%), παραγωγή ενέργειας (9%), έλεγχος πλημμύρας (30%) και περιβαλλοντική ροή (2%). Τα εγκαίνια της δεξαμενής πραγματοποιήθηκαν το 2004, ωστόσο, δεν έχουν εγκατασταθεί ακόμη ούτε σύστημα άρδευσης νερού ούτε ο υδροηλεκτρικός σταθμός παραγωγής ενέργειας.

'''Μεθοδολογία:'''
* Εφαρμογή τεχνικών συμβολομετρίας Differential Synthetic Aperture Radar (DInSAR) αξιοποιώντας εικόνες A και B του Sentinel-1.
* Μετά από μια ολοκληρωμένη ερμηνεία των αποτελεσμάτων του InSAR και τον προσδιορισμό των κύριων περιοχών που δείχνουν αστάθεια εδάφους, πραγματοποιήθηκε μια διεξοδική συλλογή δεδομένων από αυτές τις περιοχές και μια λεπτομερή γεωμορφολογική έρευνα πεδίου.
* Αρχειοθέτηση στοιχείων πεδίου για τις ανιχνευθείσες κινήσεις και δημιουργία γεωμορφολογικών χαρτών σε κλίμακα τοποθεσίας των ασταθών περιοχών (δηλαδή, τις ενεργές κατολισθήσεις).
* Ανάλυση των χρονοσειρών μετατόπισης στα ασταθή μετρημένα σημεία. Το ενδιαφέρον επικεντρώθηκε στον έλεγχο της εξέλιξης των μετακινήσεων και της σύνδεσή τους με πιθανούς παράγοντες ενεργοποίησης, όπως βροχοπτώσεις και διακυμάνσεις της στάθμης του νερού στον ταμιευτήρα.
Αποτελέσματα: Τα μη σταθερά σημεία συγκεντρώνονται κυρίως σε τρεις περιοχές (Σχήμα 3): (Α) την περιοχή Cortijo de Lorenzo, κατά μήκος του κλάδου του ποταμού Ízbor του ταμιευτήρα, (B) στο νότιο άκρο της οδογέφυρας της λίμνης Rules και (C) την περιοχή El Arrecife, κατά μήκος της δυτικής πλαγιάς του ταμιευτήρα της λίμνης Rules.
* Η περιοχή Cortijo de Lorenzo παρουσιάζει γενικά στοιχεία αστάθειας πλαγιάς, που συνδέονται κυρίως με κατολισθήσεις που ονομάστηκαν «Lorenzo-1 Landslide». Ο ρυθμός ταχύτητας φτάνει τα 20 mm / έτος ως μέγιστο (Σχήμα 3Α).
* Στη νότια πλαγιά της οδογέφυρας της λίμνης Rules, εντοπίστηκαν ταχύτητες στην περιοχή από -5,5 έως -24 mm / έτος (Σχήμα 3Β), με τη μέση ταχύτητα -15 mm / έτος. Τα περισσότερα από τα σημεία βρίσκονται κοντά στην ίδια την οδογέφυρα, ενώ ένα άλλο σύνολο σημείων βρίσκεται 150 μ. βορειοανατολικά της οδογέφυρας (Σχήμα 2Β), που βρίσκεται μέσα σε κατολισθήσεις που καταγράφηκαν από τους Fernández et al. 1997 και Chacón et al. 2007. Αυτή η κατολίσθηση ονομάστηκε «Rules Viaduct Landslide».
* Τέλος, στην περιοχή El Arrecife, μετρήθηκαν ταχύτητες που κυμαίνονται από -10 έως -60 mm / έτος και η μέση ταχύτητα ήταν -25 mm / έτος. Τα περισσότερα σημεία βρίσκονται κατά μήκος της εθνικής οδού N-323 και του χαμηλότερου τμήματος της ίδιας πλαγιάς (Σχήμα 3C). Το σύνολο των σημείων με τις υψηλότερες ταχύτητες (περίπου -50 και -55 mm / έτος) αντιστοιχεί σε κατολισθήσεις μικρού μεγέθους που καταγράφηκαν επίσης από τους Fernández et al. 1997 και Chacón et al. 2007. Η αστάθεια αυτής της περιοχής επισημάνθηκε επίσης από τους Lackezy et al. 2016, αλλά το χωρικό μοτίβο των ταχυτήτων που λαμβάνουν αυτοί οι συγγραφείς αποτρέπει μια λεπτομερή οριοθέτηση της συρόμενης μάζας. Ο χάρτης ταχύτητας επιφάνειας έδωσε μια καλύτερη εικόνα για τα όρια κατολισθήσεων που ονομάστηκαν «El Arrecife Landslide». Επιπροσθέτως, παρατηρήθηκε ότι το νότιο πλευρικό όριο αυτής της κατολίσθησης δείχνει μια απότομη αλλαγή όσον αφορά τις τιμές ταχύτητας, ενώ το βόρειο όριο δείχνει μια σταδιακή εξέλιξη της ταχύτητας (Σχήμα 3C).

'''Συμπεράσματα:''' Η εφαρμογή τεχνικών DInSAR σε περιβάλλον ταμιευτήρα καθιστά δυνατή την επιτυχημένη ανίχνευση και παρακολούθηση πιθανών ασταθειών πλαγιάς σε μια τόσο κρίσιμη υποδομή. Στην περίπτωση του ταμιευτήρα της λίμνης Rules, οι χάρτες ταχύτητας επιφάνειας InSAR επιτρέπουν: (1) να ελεγχθεί τη σταθερότητα του Φράγματος Rules και τις πιθανές ασταθείς πλαγιές όπου βρίσκεται αυτή η κατασκευή, (2) να οριοθετηθούν τρεις ενεργές κατολισθήσεις: η Lorenzo-1, η Rules Viaduct και η El Arrecife και (3) να παρακολουθείται η δραστηριότητα αυτών των κατολισθήσεων. Η ενσωμάτωση των δεδομένων DInSAR με την κλασική γεωμορφολογική έρευνα (δηλαδή, έρευνα πεδίου και χαρτογράφηση) βοήθησε στον καθορισμό και την κατανόηση της κινηματικής και της εξέλιξης των κατολισθήσεων, καθώς και στον καθορισμό των παραγόντων ενεργοποίησής τους. Έτσι, διακρίθηκε ότι οι κατολισθήσεις Lorenzo-1 και Rules Viaduct είναι περιστροφικού τύπου, ενώ το El Arrecife έχει επίπεδο χαρακτήρα. Επιπλέον, παρατηρήθηκε μια προοδευτική εξέλιξη των περιστρεφόμενων κατολισθήσεων που αποτελεί κίνδυνο τόσο για την εθνική οδό N-323 όσο και για την οδογέφυρα της λίμνης Rules. Οι χρονοσειρές μετατόπισης που αποκτήθηκαν μέσω της ανάλυσης DInSAR δείχνουν ότι η συμπεριφορά των κατολισθήσεων Lorenzo-1 και Rules Viaduct συσχετίζεται με τις συνεχείς αλλαγές στη στάθμη του νερού του ταμιευτήρα (δηλαδή, μειώσεις και γεμίσματα). Αντίθετα, οι χρονοσειρές που αποκτήθηκαν στην κατολίσθηση του El Arrecife έδειξαν ότι δεν επηρεάστηκε από τις αλλαγές της στάθμης του νερού. Εντοπίστηκαν επίσης μικρές μετατοπίσεις στην οδογέφυρα του αυτοκινητόδρομου Α-44 που διασχίζει έναν κλάδο του ταμιευτήρα της λίμνης Rules. Αυτές οι μετατοπίσεις μπορεί να έχουν διαφορετικές εξηγήσεις, αλλά το γεγονός είναι ότι η οδογέφυρα φαίνεται να υφίσταται μια μικρή παραμόρφωση που πιθανότατα σχετίζεται με τις παρακείμενες κατολισθήσεις. Η κατανόηση όλων αυτών των πληροφοριών ήταν ζωτικής σημασίας για την προκαταρκτική εκτίμηση των πιθανών κινδύνων των ασταθών πλαγιών στον ταμιευτήρα της λίμνης Rules, σχετικά με τα διάφορα προβλήματα και τις επιπτώσεις σε σχέση με την ασφάλεια του ίδιου του ταμιευτήρα και άλλων υποδομών που σχετίζονται με αυτό. Έτσι, αυτή η έρευνα επισημαίνει ότι οι κατολισθήσεις Lorenzo-1 και Rules Viaduct συνεπάγονται μια επικίνδυνη κατάσταση για τη δομική ακεραιότητα του N-323 και της οδογέφυρας της λίμνης Rules, αντίστοιχα. Από την άλλη πλευρά, η κατολίσθηση του El Arrecife αντιπροσωπεύει υψηλό δυνητικό κίνδυνο ξαφνικής αστοχίας. Ωστόσο, μέχρι σήμερα, δεν υπάρχουν αρκετά στοιχεία για τη δημιουργία κοινωνικού συναγερμού σχετικά με αυτό το θέμα. Υπό αυτήν την έννοια, το DInSAR σε συνδυασμό με άλλες τεχνικές παρακολούθησης πρέπει να εφαρμόζεται συνεχώς για την ανίχνευση οποιασδήποτε ένδειξης προ-αστοχίας και οποιασδήποτε κρίσιμης παραμόρφωσης κατά μήκος της οδογέφυρας της λίμνης Rules για την αποφυγή μη αναστρέψιμων ζημιών και επίσης για τη συμβολή στην κατάλληλη διαχείριση του ταμιευτήρα.

[[category:Ανίχνευση μεταβολών και παρακολούθηση κατολισθήσεων]]

Αρχείο:As2021 arthro2 eikona4.png

2021-01-19T12:12:49Z

Achilleas Stamatiadis:

Αρχείο:As2021 arthro2 eikona3.JPG

2021-01-19T12:12:38Z

Achilleas Stamatiadis: