Παρουσίαση διπλωματικής εργασίας Τοπάλογλου Αγγελικής

"Μοντελοποίηση της υδρολογίας της λεκάνης απορροής Ταυρωνίτη"

με θέμα Μοντελοποίηση της υδρολογίας της λεκάνης απορροής Ταυρωνίτη

Τετάρτη 18 Απριλίου 2018, Ώρα:14:00 Αίθουσα: Κ2.Ι.1

Εξεταστική Επιτροπή

  • Καθηγητής Νικολαΐδης Νικόλαος (επιβλέπων)
  • Καθηγητής  Καρατζάς Γεώργιος
  • Επίκουρος Καθηγητής Παρανυχιανάκης Νικόλαος
  • Αναπληρωματικό Μέλος: Καθηγητής Χρυσικόπουλος Κωνσταντίνος

Περίληψη:

Η διπλωματική εργασία πραγματεύεται τις υδρολογικές διεργασίες που λαμβάνουν χώρα στην λεκάνη απορροής του ποταμού Ταυρωνίτη. Η περιοχή μελέτης, καταλαμβάνει  132 km2, εκτείνεται στο δυτικό τμήμα της νήσου της Κρήτης και υπάγεται στην Περιφερειακή Ενότητα Χανίων. Πιο συγκεκριμένα, περιλαμβάνει  τον χείμαρρο Ταυρωνίτη ο οποίος εκβάλει στο Κρητικό πέλαγος, και τους τρεις παραποτάμους του Ντεριανό, Σεμπρενιώτη και Ρουματιανό. Για τη προσομοίωση της υδρολογίας της περιοχής μελέτης, χρησιμοποιήθηκε το ημι-κατανεμημένο μοντέλο Soil and Water Assessment Tool (2012), στο περιβάλλον του ArcGIS. Με τη μοντελοποίηση, της λεκάνης απορροής, δημιουργήθηκαν 7 υπολεκάνες και 40 μονάδες απόκρισης (HRUs). Έπειτα από χειροκίνητη βαθμονόμηση, των υπολεκανών του Σεμπρενιώτη και Ρουματιανού, βρέθηκε η ετήσια παροχή κάθε ποταμού, που για τον Ταυρωνίτη ανέρχεται στα 63.43 εκ. m3/year. Για τον Σεμπρενιώτη, η απορροή ανέρχεται στα 13.91 εκ.  m3/year, για τον Ρουματιανό στα 10.98 εκ. m3/year και τέλος για τον Ντεριανό στα 37.65 εκ. m3/year. Η αποτελεσματικότητα του μοντέλου ελέγχθηκε με τη χρήση στατιστικών δεικτών, όπως οι NSE,RSR,PBIAS.

Στο δεύτερο τμήμα, μελετήθηκε με τη χρήση ενός υδρολογικού ισοζυγίου, στο Microsoft Office Excel, η λειτουργία  των προτεινόμενων φραγμάτων Σεμπρενιώτη και Ντεριανού, στην περιοχή Παπαδιανών και Βουκολιών.  Ως στόχος της κατασκευής των δύο φραγμάτων τέθηκε η κάλυψη των αναγκών της περιοχής σε νερό και η προσπάθεια αυτονόμησης της. Τα δεδομένα παροχής και εξατμισοδιαπνοής εισήχθησαν, από τα αποτελέσματα που έδωσε το μοντέλο του SWAT. Τα μετεωρολογικά στοιχεία που αφορούν σε ημερήσιες τιμές θερμοκρασίας και κατακρήμνισης , πάρθηκαν από τους μετεωρολογικούς σταθμούς Ταυρωνίτη, Ζυμβραγού και Παλαιών Ρουμάτων. Τέλος, τα ποσοστά ζήτησης άρδευσης και ύδρευσης ανά μήνα του έτους, υπολογίστηκαν, βάσει της εμπειρίας του Οργανισμού Ανάπτυξης Κρήτης.

Τα διαχειριστικά σενάρια που υλοποιήθηκαν, για τον κάθε ποταμό, προέκυψαν από τις ετήσιες ανάγκες της περιοχής που ανέρχονται περίπου στα 13 εκ. m3, αλλά και από την μελέτη που συστάθηκε από την εταιρεία ΥΔΡΟΣΥΣΤΗΜΑ, Σύμβουλοι Μηχανικοί Ε.Π.Ε, το 1992. Πιο αναλυτικά, για τον Ντεριανό εξετάστηκε η κατασκευή φράγματος σχεδιαστικού όγκου 18 εκ. m3, με στόχο την απόληψη ετησίως 18 εκ. m3 και 14 εκ. m3. Το πρώτο σενάριο εμφάνισε μεγαλύτερα ποσοστά αστοχίας που αγγίζουν το 15% για τους φθινοπωρινούς μήνες και το 7% για τους καλοκαιρινούς, ενώ το δεύτερο κρίνεται επιτυχές, με αντίστοιχα ποσοστά 7% και 3% . Αντίστοιχα για το φράγμα Σεμπρενιώτη των 7 εκ. m3, το σενάριο απόληψης κρίνεται προβληματικό με ποσοστά αστοχίας που αγγίζουν το 30% για το φθινόπωρο και 10% για το καλοκαίρι, ενώ αυτό της απόληψης 5 εκ. m3, περισσότερο αποτελεσματικό, καθώς τα αντίστοιχα ποσοστά αστοχίας είναι εμφανώς μικρότερα, με τιμές 7% και 3% αντίστοιχα. Τέλος, για την δημιουργία φράγματος μεγίστου όγκου 40 εκ. m3, στην περιοχή του Ντεριανού, με τη συμβολή του Σεμπρενιώτη, παρατηρούνται εξαιρετικά ποσοστά ευστοχίας, με μόλις το 3% των φθινοπωρινών και το 1.4 % των καλοκαιρινών μηνών να εντοπίζεται αστοχία,αν και η περιοχή στην παρούσα φάση θα μπορούσε να αυτονομηθεί και με μικρότερου όγκου φράγματα.

Abstract:

This diploma thesis examines the hydrological processes taking place in the Tavronitis river basin. The study area, occupies 132 km2 and extends to the western part of the island of Crete and it is part of the Regional Unity of Chania. More specifically, it includes the stream of Tavronitis, which flows into the Cretan Sea, and the three tributaries  Derianos, Sebreniotis and Roumatianos. The semi-distributed Soil and Water Assessment Tool (2012) was used in the ArcGIS environment, to simulate the hydrology of the study area. With the modeling of the catchment, 7 sub-basins and 40 hydrologic units of response (HRUs) were created. After the manual calibration of the subbasins of Sebreniotis and Roumatianos, the calibration was extended to Derianos, and the annual runoff for Tavronitis was determined to be 63.43 million m3 / year. For Sebreniotis, the runoff was 13.91 million m3 / year, for Roumatianos 10.98 million m3 / year and finally for Derianos 37.65 million m3 / year. The performance of the model was tested using statistical indexes, such as NSE, RSR, PBIAS.

In the second part, the performance of  the proposed Sebreniotis and Derianos reservoirs in the area of  Papadiana and Voukolies ​​, with the use of  a water balance,  in Microsoft Office Excel was studied. The aim of the construction of the two dams is to meet the water  needs of the area and extend irrigation to a higher elevation zone. Run-off and evapotranspiration data were input from the SWAT model results. The meteorological data on daily temperatures and precipitation were taken from the Tavronitis, Zimvragou and Palea Roumata  meteorological stations. Finally, the demand for irrigation and water supply per month of the year was calculated based on the experience of the Development Organization of Crete.

The management scenarios implemented for each river, resulted from the annual needs of the area of ​​approximately 13 million m3, as well as from the study created by the company HYDROSYSTEMA, Consulting Engineers Ltd. in 1992. More specifically, for Derianos, the construction of a design volume barrier of 18 million m3, with the aim of obtaining annually 18 million m3 and 14 million m3 was examined. The first scenario showed higher failure rates which attain the percentage of 15% for autumn months and 7% for the summer months, while the second scenario was more successful, with corresponding rates of 7% and 3%. Respectively, for the Sebreniotis dam, the scenario of 7 million m3, is considered problematic with failure rates that reach 30% for the autumn and 10% for the summer months, while the 5 million m3 one,  is more effective while the percentages of failure appear to be lower, with corresponding values of 7% and 3%. Finally, for the creation of a reservoir of a maximum volume of 40 million m3, in the area of ​​Derianos, with the contribution of Sebreniotis, there are excellent rates of accuracy, while failure is located only in the 3% of autumn and 1.4% of summer months, although the area at this stage could be autonomous with dams of a smaller volume