Εκτίμηση μοντέλου διάβρωσης και στερεοπαροχής στον ταμιευτήρα του φράγματος Πηνειού νομού Ηλείας

• Main Author: Βιδάλη, Μαρία
• Other Authors: Σαμπατακάκης, Νικόλαος
• Language: gr
• Published: 2013
• Subjects: Στερεοαπορροή; Φράγμα Πηνειού; Διάβρωση; Παγκόσμια εξίσωση εδαφικής απώλειας (ΠΕΕΑ); 627.8; Sediment yield; Peneus dam; Erosion; Universal soil loss equation (USLE)
• Online Access: http://hdl.handle.net/10889/6341

Είναι ευρέως γνωστό ότι οι διαδικασίες της διάβρωσης του εδάφους επηρεάζονται από ένα πλήθος βιοφυσικών και ανθρώπινων παραγόντων και εμφανίζονται με διαφορετικές εντάσεις σε διαφορετικά περιβάλλοντα. Εντούτοις, οι χωρικές και χρονικές κλίμακες των διαδικασιών είναι ακόμα ανεπαρκώς κατανοητές. Ως εκ τούτου, ο έλεγχος και ο υπολογισμός της διάβρωσης και της απόθεσης αποτελεί ένα σύνθετο και δύσκολο στόχο. Επομένως, είναι ανάγκη να βελτιωθεί η κατανόηση των διαδικασιών λαμβάνοντας υπόψη την ποσοτική τους έκφραση, ώστε να είναι σε θέση ειδικοί επιστήμονες να αναλύσουν το αντίκτυπο του φαινομένου αυτού. Αντικείμενο της παρούσας μεταπτυχιακής διατριβής είναι η εκτίμηση μοντέλου διάβρωσης και στερεοπαροχής στον ταμιευτήρα του ομώνυμου φράγματος του ποταμού Πηνειού, στην περιοχή του Νομού Ηλείας. Απώτερος στόχος αυτής της μελέτης είναι ο υπολογισμός και η εκτίμηση του όγκου των φερτών υλών που έχουν αποτεθεί στον ταμιευτήρα του φράγματος, με αποτέλεσμα την πολυετή δυσλειτουργία του, με σκοπό την εφαρμογή πρακτικών που θα δώσουν παράταση στην οικονομική ζωή του έργου. Προς την κατεύθυνση αυτή αναπτύχθηκε μια μέθοδος η οποία συνδυάζει την Παγκόσμια Εξίσωση Εδαφικής Απώλειας (Universal Soil Loss Equation - USLE) με τα Γεωγραφικά Συστήματα Πληροφορίας (GIS), συγκεκριμένα το λογισμικό ArcGIS 10. Η USLE υπολογίζει την μακροπρόθεσμη μέση ετήσια απώλεια εδάφους πολλαπλασιάζοντας πέντε συγκεκριμένους παράγοντες που περιγράφουν τα χαρακτηριστικά λεκανών, όπως η διαβρωτικότητα της βροχόπτωσης, η διαβρωσιμότητα του εδάφους, η μορφολογία του εδάφους, η φυτοκάλυψη του εδάφους και η διαχείριση των εδαφών κατά της διάβρωσης. Το GIS χρησιμοποιείται για την αποθήκευση των συντελεστών της USLE ως μεμονωμένα ψηφιακά επίπεδα τα οποία πολλαπλασιάζονται μεταξύ τους για να δημιουργήσουν έναν δυναμικό χάρτη εδαφικής διάβρωσης. Αυτός ο συνδυασμός παρέχει έναν τρόπο εκτίμησης της πιθανής διάβρωσης του εδάφους σε μια περιοχή με τις υπάρχουσες πηγές δεδομένων. Ο εντοπισμός των περιοχών που παρουσιάζουν μεγαλύτερο κίνδυνο διάβρωσης και η χαρτογράφησή τους, συμβάλουν στην πρόληψη της περαιτέρω υποβάθμισης του εδάφους με χρήση των απαραίτητων αντιδιαβρωτικών μέτρων. Για τον υπολογισμό του συντελεστή διαβρωτικότητας της βροχόπτωσης (R) και για την εξαγωγή του χάρτη κατανομής της χρησιμοποιήθηκαν οι μηνιαίες και ετήσιες μετρήσεις βροχόπτωσης από πέντε μετεωρολογικούς σταθμούς που εντοπίζονται στην λεκάνη απορροής ανάντη του φράγματος. Ο συντελεστής διαβρωσιμότητας του εδάφους (Κ) απαιτεί μετρήσεις πεδίου για την εκτίμηση των ιδιοτήτων του εδάφους. Στην παρούσα μελέτη, λόγω αδυναμίας συγκέντρωσης δειγμάτων, οι ιδιότητες του εδάφους εκτιμήθηκαν με γεωλογικά κριτήρια και εν συνεχεία με τη χρήση του GIS δημιουργήθηκε χάρτης κατανομής διαβρωσιμότητας του εδάφους. Με βάση το Ψηφιακό Μοντέλο Αναγλύφου της περιοχής μελέτης υπολογίστηκε ο τοπογραφικός συντελεστής (LS), ενώ βάσει του CORINE και σύμφωνα με τη βιβλιογραφία υπολογίστηκε ο παράγοντας κάλυψης και διαχείρισης γης (C). Τέλος, ο συντελεστής διαχείρισης των εδαφών κατά της διάβρωσης (P) ορίστηκε ίσος με τη μονάδα (1) καθώς δεν έχει παρθεί κανένα μέτρο για την προστασία των εδαφών κατά της διάβρωσης σε όλη την λεκάνη απορροής. Βάσει των παραπάνω υπολογισμών προέκυψε η μέση ετήσια απώλεια εδάφους ανά μονάδα επιφάνειας της λεκάνης απορροής ανάντη του φράγματος, η οποία ανέρχεται στους ----- t/ha ή SE=---- t/km2. Κατόπιν υπολογισμού της μέσης ετήσιας εδαφικής διάβρωσης, βάσει εμπειρικής μεθόδου υπολογίστηκε ο συντελεστής (%) στερεοαπορροής και κατ' επέκταση η μέση ετήσια στερεοαπορροή της λεκάνης ανάντη του φράγματος Πηνειού, η οποία ανέρχεται σε ----- t/ha ή ----- t/km2. Για την συγκεκριμένη λεκάνη απορροής το ----- των παραγόμενων φερτών υλών είναι αυτό που τελικά μεταφέρεται και αποτίθεται κάθε χρόνο στον ταμιευτήρα του φράγματος, τα οποία ανέρχονται σε ------ t. === It’s widely known that the procedures of soil erosion are affected by a number of biophysical and human factors and appeared with different intensities in different places. However, the spatial and temporal scales of the procedures are still poorly understood. Therefore, the control and the calculation of soil erosion and deposition are a complex and difficult task. So, it’s necessary to improve the understanding of the procedures, taking into account their quantitative expression, in order to scientists be able to analyze the impacts of this phenomenon. The main purpose of this thesis is the estimation of the erosion and sediment model in the reservoir of the homonymous dam of river Peneus, in the prefecture of Ilia. The ultimate goal of this study is to calculate and estimate the volume of sediment that have been deposited in the reservoir of the dam, resulting in perennial dysfunction , in order to implement practices that will give extension in the economic life of the project. For this propose a method has been developed that combines the Universal Soil Loss Equation- USLE with Geographic Information Systems- GIS. This method is the software ArcGIS 10. The USLE equation calculates the long-term average annual soil loss by multiplying five specific factors that describe the characteristics of the basins, such as the rainfall erosivity, the soil erodibility, the topography, the vegetation cover of the soil and the management of soil erosion. The GIS system is used to store the USLE’s factors as individual digital levels that are multiplied together to create a dynamic map of soil erosion. This combination provides a way of estimating of the possible erosion of the soil in an area with the existing data sources. The identification of the areas of greatest risk of erosion and their cartography, helped to prevent further soil degradation by using the necessary corrosion measures. For calculating the rainfall erosivity factor (R) and for the extraction of the distribution map of erosion are used monthly and annual rainfall measurements from five meteorological stations located in the watershed upstream of the dam. The soil erodibility factor (K) requires field measurements to estimate the properties of the soil. In this study, due to our inability to obtain samples, soil properties were evaluated with geological criteria and subsequently using the GIS created map distribution of soil erodibility. Based on the digital elevation model of the study area, was calculated the topographic factor (LS), while under CORINE and the literature was calculated the capper and land administration (C). Finally, the factor of soil management against erosion (P) was set equal to one (1) as there has not been taken any step to protect soils against erosion throughout the basin. Based on the above calculation showed average annual soil loss per unit area of the watershed upstream of the dam, which amounts to ---- t/ha or SE=---- t/km2. After calculation the average annual soil erosion, based on the empirical method has calculated the sediment delivery ratio and thus the average annual sediment yield of the watershed upstream of the dam Peneus, which is -----t/ha or ----- t/km2. For this specific watershed the ----% of the produced sediment is what ultimately transported and deposited annually in the reservoir of the dam, which amount to ---- t.