10 ο ΠΑΝΕΛΛΗΝΙΟ ΣΥΝΕΔΡΙΟ ΕΛΛΗΝΙΚΗΣ ΥΔΡΟΤΕΧΝΙΚΗΣ ΕΝΩΣΗΣ

1. 10ο ΠΑΝΕΛΛΗΝΙΟ ΣΥΝΕΔΡΙΟ ΕΛΛΗΝΙΚΗΣ ΥΔΡΟΤΕΧΝΙΚΗΣ ΕΝΩΣΗΣ “ΠΡΟΣΟΜΟΙΩΣΗ ΤΗΣ ΚΙΝΗΣΗΣ ΝΕΡΟΥ ΚΑΙ ΤΗΣ ΑΛΑΤΟΤΗΤΑΣ ΣΤΗ ΛΙΜΝΟΘΑΛΑΣΣΑ ΒΙΣΤΩΝΙΔΑΜΕ ΤΟ ΜΟΝΤΕΛΟ EFDC” ΚΑΚΟΣ Σ. ΑΓΓΕΛΙΔΗΣ Π. ΚΟΝΙΔΑΡΗΣ Α. ΚΩΤΣΟΒΙΝΟΣ Ν. MSc. Μηχ/κός Περιβάλλοντος Λέκτορας Δ.Π.Θ. MSc. Πολιτικός Μηχ/κός Καθηγητής Δ.Π.Θ.

2. ΣΚΟΠΟΣ ΤΗΣ ΕΡΓΑΣΙΑΣ Σκοπός της παρούσας εργασίας είναι η μελέτη της κίνησης νερού και της αλατότητας της λιμνοθάλασσας Βιστωνίδας χρησιμοποιώντας το υδροδυναμικό μοντέλο EFDC (Environmental Fluid Dynamics Code). Μελετήθηκε η μηνιαία διακύμανση της αλατότητας της λίμνης για την περίοδο Απρίλιος 1992 – Ιούνιος 1997, λαμβάνοντας υπ’ όψιν τις μηνιαίες παροχές των ποταμών Κόσυνθου και Κομψάτου και συγκρίθηκε με τις πειραματικές μετρήσεις για την ίδια περίοδο.

3. ΠΕΡΙΟΧΗ ΜΕΛΕΤΗΣ Η λιμνοθάλασσα Βιστωνίδα βρίσκεται στη Θράκη, στα νότια σύνορα των νομών Ξάνθης και Ροδόπης.

4. Αποτελεί: • υγροβιότοπο που προστατεύεται από τη συνθήκη Ramsar (19-1-1974) • Περιοχή Ειδικής Προστασίας σύμφωνα με την Οδηγία 79/409 • Ειδική Περιοχή Διατήρησης (S.A.C.) του δικτύου “Natura 2000” (Οδηγία 92/43) • Εθνικό Πάρκο της Περιφέρειας Ανατολικής Μακεδονίας και Θράκης (Κ.Υ.Α. 5796/16-9-96)

5. Η Βιστωνίδα έχει τα εξής χαρακτηριστικά: • έκταση περίπου 42 Km2 • μέσο βάθος από 2 – 2,5 m • υδάτινο όγκο περίπου 140.000.000 m3 • μέσο υψόμετρο περίπου 0,1 m • Η λεκάνη απορροής της Βιστωνίδας έχει έκταση 1.347,6 Km2με το 80 % να καλύπτεται από την ορεινή περιοχή. Οι σημαντικότεροι ποταμοί που εκβάλλουν στη λίμνη είναι: • ο Κόσυνθος • ο Κομψάτος • ο Τραύος ή Ασπροπόταμος

6. Λεκάνη απορροής της Βιστωνίδας

7. Χαρακτηριστικό της Βιστωνίδας είναι ότι συνδυάζει γλυκά και αλμυρά νερά. Η διείσδυση της θάλασσας γίνεται με τους εξής τρόπους: • Μέσω των διαύλων εισόδου • Μέσω των διαύλων εισόδου λόγω της πτώσης της στάθμης • Μέσω των διαύλων εισόδου λόγω της παλίρροιας • Μέσω του διαύλου εισόδου λόγω των ανέμων • Μέσω του αναχώματος που τη χωρίζει από τη θάλασσα • Μέσω του πυθμένα

8. Η Βιστωνίδα και τα κανάλια σύνδεσης με το Θρακικό Πέλαγος

9. Άλλο χαρακτηριστικό της Βιστωνίδας είναι η γρήγορη μεταβολή της τροφικής της κατάστασης και η μετάβασή της από την τροφική στην υπερτροφική κατηγορία μέσα σε 15 χρόνια. ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑ Η περιοχή χρήζει ειδικής προστασίας και ιδιαίτερης αντιμετώπισης, καθώς οι παραλίμνιες και παραποτάμιες εκτάσεις της αποτελούν σημαντικό χώρο φωλιάσματος και τροφοληψίας της πανίδας, πολλά είδη της οποίας χαρακτηρίζονται ως προστατευόμενα.

10. ΤΟ ΥΔΡΟΔΥΝΑΜΙΚΟ ΜΟΝΤΕΛΟ EFDC Το μοντέλο EFDC αναπτύχθηκε στο Ινστιτούτο Θαλάσσιων Ερευνών της Virginia των Η.Π.Α. και προσομοιώνειπροβλήματα περιβαλλοντικών ροών και μεταφοράς μάζας, τα οποία συχνά σχετίζονται με σημαντικά ζητήματα υγείας και προστασίας τόσο του ανθρώπινου δυναμικού, όσο και των φυσικών οικοσυστημάτων. Πρόκειται ουσιαστικά για ένα τρισδιάστατο υδροδυναμικό μοντέλο που προσομοιώνει την υδροδυναμική κυκλοφορία, τη μεταφορά και τη διάχυση ρύπων σε παράκτια υδατικά συστήματα.

11. Τα βασικά αρχεία του EFDC είναι: • το cell.inp • το dxdy.inp • τοlxly.inp • το efdc.inp Στην περίπτωσή μας περιλαμβάνεται και το αρχείο salt.inp για τη μελέτη της μεταβολής της αλατότητας. H περιοχή μελέτηςπεριλαμβάνει τη Βιστωνίδα και μία περιοχή της θάλασσας με 15πλάσιο εμβαδόν. Η επιλογή αυτή έγινε μετά από δοκιμές, ώστε να προσομοιωθεί καλύτερα η επικοινωνία της Βιστωνίδας με την ανοιχτή θάλασσα.

12. Για την προσομοίωση το μοντέλο χρησιμοποιεί τους εξής συμβολισμούς: 0 (μηδέν) = ξηρά 9 (εννέα) = όριο ξηράς και θάλασσας 5 (πέντε) = τετραγωνικό υγρό κελί (ενεργά κελιά) Χρησιμοποιήθηκαν 64 κελιά για την προσομοίωση της θάλασσας με διαστάσεις 1.786*6.274 m και 36 κελιά για την προσομοίωση της λίμνης διαστάσεων 1.786*755 m.

13. Τα διαφορετικά πλάτη (dy) δίνουν τη δυνατότητα να προσομοιώσουμε περιοχές με διαφορετικό εμβαδό.Ωστόσο, το μήκος των κελιών (dx) πρέπει να είναι ίδιο, ώστε να υπάρχει συμφωνία στον κάναβο. Μετά από δοκιμές παρατηρήθηκε ότι για αριθμό κελιώνμεγαλύτερο από 100 απαιτούνται αλλαγές στον κώδικα του EFDC, καθώς εμφανίζονται προβλήματα στην εκτέλεσή του.

14. Η επικοινωνία της Βιστωνίδας με τη θάλασσα προσομοιώνεται με ένα κελί μήκους dx = 50 m (μήκος δίαυλου εισόδου). Ωστόσο, στην πραγματικότητα είναι ιδιαίτερα πολύπλοκη, καθώς πραγματοποιείται και μέσω υπερχειλιστών, θυροφραγμάτων και εσχαρών. Επιπλέον, για τη Βιστωνίδα επιλέχτηκε ομοιόμορφο βάθος 2,5 m, τραχύτητα πυθμένα μηδενική και βλάστηση πυθμένα ανύπαρκτη.

15. C cell.inp file, VistonisLagoon C 1 C 123456789012 C 23 000000000000 22 000999900000 21 000955900000 20 009955900000 19 009555900000 18 099555900000 17 095555900000 16 095555990000 15 095555599000 14 095555559000 13 099955559000 12 000995599000 11 099999599990 10 095555555590 9 095555555590 8 095555555590 7 095555555590 6 095555555590 5 095555555590 4 095555555590 3 095555555590 2 099999999990 1 000000000000 C 123456789012 C 1 Περιοχή μελέτης όπως εισάγεται στο μοντέλο EFDC (αρχείο cell.inp)

16. C dxdy.inp file, in free format across columns C C I J DX DY DEPTH BOTTOM ELEV ZROUGH VEG TYPE C 3 3 0.17860E+04 6.27400E+03 2.50000E+00 -2.50000E+00 0.00000E+00 0 4 3 0.17860E+04 6.27400E+03 2.50000E+00 -2.50000E+00 0.00000E+00 0 5 3 0.17860E+04 6.27400E+03 2.50000E+00 -2.50000E+00 0.00000E+00 0 6 3 0.17860E+04 6.27400E+03 2.50000E+00 -2.50000E+00 0.00000E+00 0 7 3 0.05000E+03 6.27400E+03 2.50000E+00 -2.50000E+00 0.00000E+00 0 8 3 0.17860E+04 6.27400E+03 2.50000E+00 -2.50000E+00 0.00000E+00 0 9 3 0.17860E+04 6.27400E+03 2.50000E+00 -2.50000E+00 0.00000E+00 0 10 3 0.17860E+04 6.27400E+03 2.50000E+00 -2.50000E+00 0.00000E+00 0 ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… 5 21 0.17860E+04 7.55000E+02 2.50000E+00 -2.50000E+00 0.00000E+00 0 6 21 0.17860E+04 7.55000E+02 2.50000E+00 -2.50000E+00 0.00000E+00 0 Δείγμα του αρχείου dxdy.inp για τη Βιστωνίδα Στο αρχείο αυτό αναφέρονται μόνο τα ενεργά κελιά

17. C lxly.inp file, in free format across line C C I J XLNUTME YLTUTMN CCUE CCVE CCUN CCVN C 3 3 0.178600E+04 6.274000E+03 0.100000E+01 0.000000E+00 0.000000E+00 0.100000E+01 1 4 3 0.357200E+04 6.274000E+03 0.100000E+01 0.000000E+00 0.000000E+00 0.100000E+01 1 5 3 0.535800E+04 6.274000E+03 0.100000E+01 0.000000E+00 0.000000E+00 0.100000E+01 1 6 3 0.714400E+04 6.274000E+03 0.100000E+01 0.000000E+00 0.000000E+00 0.100000E+01 1 7 3 0.719400E+04 6.274000E+03 0.100000E+01 0.000000E+00 0.000000E+00 0.100000E+01 1 8 3 0.898000E+04 6.274000E+03 0.100000E+01 0.000000E+00 0.000000E+00 0.100000E+01 1 9 3 1.076600E+04 6.274000E+03 0.100000E+01 0.000000E+00 0.000000E+00 0.100000E+01 1 10 3 1.255200E+04 6.274000E+03 0.100000E+01 0.000000E+00 0.000000E+00 0.100000E+01 1 ………………………………………………………………………………………………………………………….. ………………………………………………………………………………………………………………………….. 5 21 0.535800E+04 5.849700E+04 0.100000E+01 0.000000E+00 0.000000E+00 0.100000E+01 1 6 21 0.714400E+04 5.849700E+04 0.100000E+01 0.000000E+00 0.000000E+00 0.100000E+01 1 Δείγμα του αρχείου lxly.inp για τη Βιστωνίδα Ομοίως, αναφέρονται μόνο τα ενεργά κελιά

18. C Salt.inp file, in free format across line, for Vistonis Lagoon C first data line ISALTYP =0 no L,I,J =1 read L,I,J C L=2,LA rows of SALINIT(L,K),K=1,KC across columns C 1 3 3 35.00 35.00 2 4 3 35.00 35.00 3 5 3 35.00 35.00 4 6 3 35.00 35.00 5 7 3 35.00 35.00 6 8 3 35.00 35.00 7 9 3 35.00 35.00 8 10 3 35.00 35.00 99 5 21 1.00 1.00 100 6 21 1.00 1.00 Δείγμα του αρχείου salt.inp για τη Βιστωνίδα Ομοίως, αναφέρονται μόνο τα ενεργά κελιά

19. ΤΟ ΣΕΝΑΡΙΟ • Η Βιστωνίδα χωρίζεται σε δύο ισοβαθείς στρώσεις: την επιφανειακή και του πυθμένα (1,25 m η καθεμία) • Αρχικά θεωρούμε αλατότητα σε όλη τη θάλασσα 35 ‰ (αλμυρό νερό) και σε ολόκληρη τη λίμνη 1 ‰ (γλυκό νερό) • Ο χρόνος εκτέλεσης του μοντέλου επιλέχτηκε να είναι ένας (1) μήνας με περίοδο αναφοράς τη μία (1) ημέρα, η οποία διαιρείται σε 15λεπτα χρονικά διαστήματα. Μεγαλύτερα χρονικά διαστήματα δημιουργούν πρόβλημα στην εκτέλεση του μοντέλου.

20. Στη συνέχεια ως δεδομένα αλατότητας για κάθε μήνα χρησιμοποιούμε τα αποτελέσματα της τελευταίας ημέρας του προηγούμενου μήνα, για να υπάρχει χρονική συνέχεια. • Δεν λαμβάνεται υπ’ όψιν εξάτμιση, αλλά μόνο οι μηνιαίες παροχές των ποταμών Κόσυνθου και Κομψάτου • Τα αποτελέσματα συγκρίνονται με τις πειραματικές μετρήσεις για την περίοδο Απρίλιος 1992 – Ιούνιος 1997

21. ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ Σύγκριση των πειραματικών μετρήσεων με τα αποτελέσματα του EFDC σε μηνιαία βάση για την περίοδο Απρίλιος 1992 – Ιούνιος 1997

22. ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ Τα αποτελέσματα του EFDC προσεγγίζουν ικανοποιητικά τις μετρήσεις της αλατότητας που έγιναν από την Υπηρεσία Εγγείων Βελτιώσεων. Οι αποκλίσεις ίσως οφείλονται στους παρακάτω λόγους: • Στη διαδικασία της προσομοίωσης δεν λάβαμε υπ’ όψιν την εξάτμιση • Οι επιφανειακές μετρήσεις αλατότητας έγιναν στο βόρειο τμήμα της λίμνης και όχι σε όλη την επιφάνειά της στην οποία αναφέρεται το EFDC • Η παράλειψη των παροχών του Ασπροπόταμου ίσως επηρεάζει σε μικρότερο βαθμό τα αποτελέσματα του EFDC

23. Η τιμή της ταχύτητας στο δίαυλο εισόδου κυμαίνεται μεταξύ 4 – 5 cm/sec. Συγκεκριμένα, για τον Ιούλιο 1995 η ταχύτητα υπολογίστηκε στα 4,2 cm/sec (σε βάθος 1,25 – 2,5 m). Η τιμή αυτή προσεγγίζει μετρήσεις που έγιναν στο δίαυλο τον Ιούλιο 2005 σε βάθος 1,5 m και έδειξαν τιμή ταχύτητας 4,39 cm/sec (Δρουδάκης 2005).

24. Σημεία της Βιστωνίδας για τα οποία το μοντέλο δίνει τιμές αλατότητας

25. α) β) κατανομής αλατότητας τον Μάρτιο 1995: α) στην επιφάνεια β) στον πυθμένα

26. α) β) κατανομής αλατότητας τον Ιούνιο 1995: α) στην επιφάνεια β) στον πυθμένα

27. α) β) κατανομής αλατότητας τον Σεπτέμβριο 1995: α) στην επιφάνεια β) στον πυθμένα

28. α) β) κατανομής αλατότητας τον Δεκέμβριο 1995: α) στην επιφάνεια β) στον πυθμένα

29. Ευχαριστώ για την προσοχή σας