Upload
ronna
View
59
Download
0
Embed Size (px)
DESCRIPTION
10 ο ΠΑΝΕΛΛΗΝΙΟ ΣΥΝΕΔΡΙΟ ΕΛΛΗΝΙΚΗΣ ΥΔΡΟΤΕΧΝΙΚΗΣ ΕΝΩΣΗΣ “ ΠΡΟΣΟΜΟΙΩΣΗ ΤΗΣ ΚΙΝΗΣΗΣ ΝΕΡΟΥ ΚΑΙ ΤΗΣ ΑΛΑΤΟΤΗΤΑΣ ΣΤΗ ΛΙΜΝΟΘΑΛΑΣΣΑ ΒΙΣΤΩΝΙΔΑ ΜΕ ΤΟ ΜΟΝΤΕΛΟ EFDC” ΚΑΚΟΣ Σ. ΑΓΓΕΛΙΔΗΣ Π. ΚΟΝΙΔΑΡΗΣ Α. ΚΩΤΣΟΒΙΝΟΣ Ν. - PowerPoint PPT Presentation
Citation preview
10ο ΠΑΝΕΛΛΗΝΙΟ ΣΥΝΕΔΡΙΟΕΛΛΗΝΙΚΗΣ ΥΔΡΟΤΕΧΝΙΚΗΣ ΕΝΩΣΗΣ
“ΠΡΟΣΟΜΟΙΩΣΗ ΤΗΣ ΚΙΝΗΣΗΣ ΝΕΡΟΥ ΚΑΙ ΤΗΣ ΑΛΑΤΟΤΗΤΑΣ ΣΤΗ ΛΙΜΝΟΘΑΛΑΣΣΑ ΒΙΣΤΩΝΙΔΑ ΜΕ
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.
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.
ΠΕΡΙΟΧΗ ΜΕΛΕΤΗΣΗ λιμνοθάλασσα Βιστωνίδα βρίσκεται στη Θράκη, στα νότια σύνορα των νομών Ξάνθης και Ροδόπης.
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)
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 Km2 με το 80 % να καλύπτεται από την ορεινή περιοχή. Οι σημαντικότεροι ποταμοί που εκβάλλουν στη λίμνη είναι: ο Κόσυνθος ο Κομψάτος ο Τραύος ή Ασπροπόταμος
Λεκάνη απορροής της Βιστωνίδας
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
Η Βιστωνίδα και τα κανάλια σύνδεσηςμε το Θρακικό Πέλαγος
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.
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
ΤΟ ΥΔΡΟΔΥΝΑΜΙΚΟ ΜΟΝΤΕΛΟ EFDC
Το μοντέλο EFDC αναπτύχθηκε στο Ινστιτούτο Θαλάσσιων Ερευνών της Virginia των Η.Π.Α. και προσομοιώνει προβλήματα 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.
Τα βασικά αρχεία του EFDC είναι: το cell.inp το dxdy.inp το lxly.inp το efdc.inpΣτην περίπτωσή μας περιλαμβάνεται και το αρχείο salt.inp για τη μελέτη της μεταβολής της αλατότητας.
H περιοχή μελέτης περιλαμβάνει 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.
Για την προσομοίωση το μοντέλο χρησιμοποιεί τους εξής συμβολισμούς:0 (μηδέν) = ξηρά9 (εννέα) = όριο ξηράς και θάλασσας5 (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.
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 κελιών μεγαλύτερο από 100 απαιτούνται αλλαγές στον κώδικα του EFDC, καθώς εμφανίζονται προβλήματα στην εκτέλεσή του.
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.
C cell.inp file, Vistonis Lagoon 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)
C dxdy.inp file, in free format across columnsCC I J DX DY DEPTH BOTTOM ELEV ZROUGH VEG TYPEC 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
C lxly.inp file, in free format across lineCC I J XLNUTME YLTUTMN CCUE CCVE CCUN CCVNC 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
C Salt.inp file, in free format across line, for Vistonis LagoonC first data line ISALTYP =0 no L,I,J =1 read L,I,JC L=2,LA rows of SALINIT(L,K),K=1,KC across columnsC 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
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.
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
ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ
0,00
5,00
10,00
15,00
20,00ΑΠ
ΡΙΟ
ΥΝ ΑΥΓ
ΟΚΤ
ΔΕΚ
ΦΕΒ
ΑΠΡ
ΙΟΥΝ ΑΥΓ
ΟΚΤ
ΔΕΚ
ΦΕΒ
ΑΠΡ
ΙΟΥΝ ΑΥΓ
ΟΚΤ
ΔΕΚ
ΦΕΒ
ΑΠΡ
ΙΟΥΝ ΑΥΓ
ΟΚΤ
ΔΕΚ
ΦΕΒ
ΑΠΡ
ΙΟΥΝ ΑΥΓ
ΟΚΤ
ΔΕΚ
ΦΕΒ
ΑΠΡ
ΙΟΥΝ
1992 1993 1994 1995 1996 1997
ΑΛΑΤ
ΟΤΗΤ
Α
ΜΕΤΡΗΣΕΙΣ ΥΕΒ EFDC-ΕΠΙΦΑΝΕΙΑ
Σύγκριση των πειραματικών μετρήσεων με τα αποτελέσματα του EFDC σε μηνιαία βάση για την περίοδο Απρίλιος 1992 – Ιούνιος 1997
ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑΤα 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
ΠΥΘΜΕΝΑΣ - ΔΙΑΥΛΟΣ
ΕΠΙΦΑΝΕΙΑ - ΔΙΑΥΛΟΣ
ΙΟΥΝΙΟΣ 4,2 cm/sec 5,0 cm/secΙΟΥΛΙΟΣ 4,2 cm/sec 4,8 cm/secΑΥΓΟΥΣΤΟΣ 4,2 cm/sec 4,4 cm/sec
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).
2000 3000 4000 5000 6000 7000 800051000
52000
53000
54000
55000
56000
57000
58000
Σημεία της Βιστωνίδας για τα οποία το μοντέλο δίνει τιμές αλατότητας
2000 3000 4000 5000 6000 7000 800051000
52000
53000
54000
55000
56000
57000
58000
2.972.982.9933.013.023.033.043.053.063.073.083.093.13.113.123.133.143.153.163.173.18
2000 3000 4000 5000 6000 7000 800051000
52000
53000
54000
55000
56000
57000
58000
3.35
3.4
3.45
3.5
3.55
3.6
3.65
3.7
3.75
3.8
3.85
3.9
3.95
4
4.05
4.1
4.15
κατανομής αλατότητας τον Μάρτιο 1995: α) στην επιφάνεια β) στον πυθμένα
α) β)
2000 3000 4000 5000 6000 7000 800051000
52000
53000
54000
55000
56000
57000
58000
5.75.85.966.16.26.36.46.56.66.76.86.977.17.27.37.47.57.67.77.8
2000 3000 4000 5000 6000 7000 800051000
52000
53000
54000
55000
56000
57000
58000
7.5
8.5
9.5
10.5
11.5
12.5
13.5
14.5
15.5
16.5
17.5
18.5
19.5
20.5
21.5
22.5
κατανομής αλατότητας τον Ιούνιο 1995: α) στην επιφάνεια β) στον πυθμένα
α) β)
2000 3000 4000 5000 6000 7000 800051000
52000
53000
54000
55000
56000
57000
58000
9.59.69.79.89.91010.110.210.310.410.510.610.710.810.91111.111.211.311.411.5
2000 3000 4000 5000 6000 7000 800051000
52000
53000
54000
55000
56000
57000
58000
11.51212.51313.51414.51515.51616.51717.51818.51919.52020.52121.52222.52323.52424.525
κατανομής αλατότητας τον Σεπτέμβριο 1995: α) στην επιφάνεια β) στον πυθμένα
α) β)
2000 3000 4000 5000 6000 7000 800051000
52000
53000
54000
55000
56000
57000
58000
8.828.84
8.86
8.888.98.92
8.948.96
8.989
9.029.04
9.069.089.1
9.129.14
9.16
2000 3000 4000 5000 6000 7000 800051000
52000
53000
54000
55000
56000
57000
58000
9.6
9.7
9.8
9.9
10
10.1
10.2
10.3
10.4
10.5
10.6
10.7
10.8
10.9
κατανομής αλατότητας τον Δεκέμβριο 1995: α) στην επιφάνεια β) στον πυθμένα
α) β)
Ευχαριστώ για την προσοχή σας