Επικαιροποίηση Υδρολογικών Στοιχείων για την Προσομοίωση της Λειτουργίας του Ταμιευτήρα της Λίμνης Ν. Πλαστήρα

Abstract

Η ανάγκη ικανοποίησης των αυξημένων απαιτήσεων σε νερό στη χώρα μας, κυρίως για την άρδευση γεωργικών εκτάσεων και την ύδρευση αστικών κέντρων και λοιπών οικισμών, αλλά και για διάφορες άλλες χρήσεις οδηγεί σε υπεράντληση μεγάλων ποσοτήτων νερού με αποτέλεσμα την ταπείνωση της στάθμης των επιφανειακών υδατικών πόρων αλλά και των υπόγειων. Το πρόβλημα είναι ιδιαίτερα έντονο κατά τους καλοκαιρινούς μήνες, περίοδος κατά την οποία η ζήτηση νερού είναι ιδιαιτέρως υψηλή με αποτέλεσμα να παρατηρούνται φαινόμενα δυσάρεστης οσμής και γεύσης στο πόσιμο νερό λόγω της πτώσης της στάθμης του υδροφόρου ορίζοντα. Στην Ελλάδα άντληση υδάτων πραγματοποιείται κυρίως από τεχνητές λίμνες (ταμιευτήρες), οι οποίοι κατασκευάστηκαν με τη δημιουργία φράγματος σε διάφορους ποταμούς και με την πάροδο των ετών δημιουργήθηκε η τεχνητή λίμνη. Επίσης αντλούνται ύδατα από φυσικές λίμνες αλλά και από μεγάλους ποταμούς. Η λίμνη Πλαστήρα στο νομό Καρδίτσας (πήρε το όνομά της από το στρατηγό και πρωθυπουργό Νικόλαο Πλαστήρα που εμπνεύστηκε τη δημιουργία της) δημιουργήθηκε με σκοπό την κάλυψη των αναγκών σε νερό για την ύδρευση της Καρδίτσας και άλλων οικισμών αλλά και την αυξημένη ζήτηση νερού για την άρδευση των μεγάλων γεωργικών εκτάσεων στην πεδιάδα της Καρδίτσας. Το φράγμα κατασκευάστηκε στα τέλη της δεκαετίας του 1950 και μέχρι τα μέσα της δεκαετίας του 1980 η κύρια χρήση του νερού ήταν για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας στον υδροηλεκτρικό σταθμό που βρίσκεται σε υψόμετρο 220 μέτρων. Από εκεί και μετά η λειτουργία του έργου μετετράπη κυρίως σε αρδευτική, ενώ σπαταλούνται ποσότητες νερού και για την άρδευση γεωργικών εκτάσεων στο γειτονικό νομό Λάρισας. Συνέπεια όλης αυτής της κατάστασης αλλά και της κακοδιαχείρισης των αποθεμάτων νερού είναι η συνεχής πτώση της στάθμης του νερού στον ταμιευτήρα και η υποβάθμιση της ποιότητας του νερού αλλά και της αισθητικής του τοπίου, κάτι που έχει άμεση επίπτωση στην πορεία του τουρισμού. Όσον αφορά το συγκεκριμένο πρόβλημα έχουν εκπονηθεί διάφορες μελέτες (Ευστρατιάδης, Κουτσογιάννης κ.ά., ΕΜΠ, 2002) που κατέληξαν στο συμπέρασμα πως κύρια αιτία της εμφάνισης της δυσάρεστης οσμής και γεύσης στο πόσιμο νερό είναι η πτώση της στάθμης του νερού από την υπεράντληση των υδάτων. Από εργαστηριακές αναλύσεις που έγιναν αποδείχθηκε πως η δυσάρεστη οσμή δεν είναι επικίνδυνη για τη δημόσια υγεία και πως το νερό είναι κατάλληλο για πόση αλλά πρέπει και να ΄΄πίνεται΄΄. Γι’ αυτό το λόγο στην παρούσα μελέτη έχει θεσπιστεί μια κατώτατη στάθμη λειτουργίας, γνωστή ως οικολογικό όριο ασφαλείας, κάτω από το οποίο αν βρεθεί η στάθμη του νερού εμφανίζεται το πρόβλημα της ποιότητας του νερού. Στην παρούσα διπλωματική εργασία αρχικά γίνεται μια αναφορά στο ιστορικό της δημιουργίας της λίμνης και του υδροηλεκτρικού σταθμού (ΥΗΣ), ενώ στη συνέχεια πραγματοποιείται ψηφιοποίηση της λεκάνης απορροής της λίμνης και της λεκάνης κατάκλυσης του ταμιευτήρα σε ψηφιακό περιβάλλον AutoCad 2013 γίνεται υπολογισμός του εμβαδού της λεκάνης απορροής και λοιπών γεωγραφικών και γεωμετρικών στοιχείων της λεκάνης. Στη συνέχεια βάσει των ψηφιοποιήσεων των ισοϋψών και των δεδομένων για τις στάθμες της επιφάνειας της λίμνης που ελήφθησαν από τη ΔΕΗ έγινε εξαγωγή των διαγραμμάτων στάθμης – επιφάνειας και στάθμης – όγκου. Εν συνεχεία γίνεται έλεγχος της ομογένειας των βροχομετρικών δεδομένων των σταθμών που ήταν διαθέσιμοι για την παρούσα εργασία με τη μέθοδο της διπλής αθροιστικής καμπύλης (Κουτσογιάννης και Ξανθόπουλος, 1999) και τέλος πραγματοποιείται υπολογισμός της εξάτμισης της λίμνης με τη μέθοδο Penman (1948). Για τον υπολογισμό της ελήφθησαν στοιχεία για τη σχετική υγρασία, τη θερμοκρασία, την ταχύτητα ανέμου και τις βροχοπτώσεις στην εν λόγω περιοχή από την Εθνική Μετεωρολογική Υπηρεσία (ΕΜΥ) αλλά και από τη ΔΕΗ και από τον ΥΗΣ Πλαστήρα. Επίσης ελήφθησαν και στοιχεία για την ετήσια επιθυμητή ζήτηση νερού τόσο για ύδρευση όσο και για άρδευση. Έχοντας στη διάθεσή μας όλα αυτά τα στοιχεία γίνεται προσομοίωση του ταμιευτήρα της λίμνης με το μοντέλο Simple Counting Failure Method (Τσακίρης, 1995) για να διαπιστωθεί αν υπάρχει πλήρης κάλυψη της ζήτησης για τα 39 υδρολογικά έτη που εξετάζεται η προσομοίωση και υπολογίζονται τα έτη αστοχίας, δηλαδή τα υδρολογικά έτη κατά τα οποία δεν υπάρχει πλήρης κάλυψη της ζήτησης και η αξιοπιστία του ταμιευτήρα με βάση τα έτη που υπάρχει πλήρης κάλυψη της ζήτησης. Τελικά γίνεται εξαγωγή συμπερασμάτων για το αν όλο το υδροηλεκτρικό έργο επαρκεί για την κάλυψη των αναγκών και προτείνονται διάφορα σενάρια για το οικολογικό όριο ασφαλείας και την ελάχιστη στάθμη λειτουργίας. Όλοι οι υπολογισμοί για τα ετήσια ύψη βροχής, απορροής, αρδευτικών απολήψεων, εξάτμισης και τα σχετικά με την προσομοίωση και την ετήσια επιθυμητή ζήτηση πραγματοποιήθηκαν σε περιβάλλον EXCEL 2010. Λέξεις Κλειδιά: λεκάνη απορροής, υψογραφική καμπύλη, ομογένεια, επιφανειακή ολοκλήρωση, προσομοίωση, εξάτμιση, μέσο υψόμετρο, ταχύτητα ανέμου, έλλειμμα κορεσμού, ποσοστό ηλιοφάνειας, υδατικό ισοζύγιο, διπλή αθροιστική καμπύλη, πίεση κορεσμού υδρατμών, κλίση καμπύλης πίεσης κορεσμού, λανθάνουσα θερμότητα εξάτμισης, καθαρή ακτινοβολία βραχέων κυμάτων, καθαρή ακτινοβολία μακρών κυμάτων, αστοχία, AutoCad.

The necessity satisfaction of the increased demands to water in our country, especially for irrigation of the agricultural spreads and the water supply of the urban centers and others settlements and for other uses guides to overpump big quantities of water which effects the fall of the level of superficial water ford and subterranean waters. The problem is particularly intense during the summer months, where demand water is particularly high and this effects to the phenomenon of reek and bad flavor of potable water because of abatement of the water wagon. At Greece water pump materializes from technical lakes which constructed with creation of a dam to some rivers and during the years constructed the artificial lake. Also water pump materializes from physical lakes and from big rivers. Plastira’s lake at the nome of Karditsa (took her name from general and prime minister Nikolao Plastira, who inspired the creation of lake) created with a view to cover the necessities to water for the water supply of Karditsa city and other settlements and for the increasing demand of water for the irrigation of the big agricultural spreads to the plain of Karditsa. The dam was constructed at the end of 1950’s decade and until 1985 the main use of water was for the product of electric energie at the hydroelectric station which located at the aaltitude of 220 meters. Since 1985 until today the main use of water is mainly irrigation, while are wasting quantities of water for the irrigation agricultural spreads at the nome of Larissa. Consequence of this situation and of the mismanagement of the stocks of water is the continual fall of the water’s level to the lake and the debasement of the water’s quality and the debasement of the landscape’s esthetics, which has consequence to the course of the tourism. As regards the concrete problem have been elaborated differents treatises (Efstratiades, Koutsogiannis, 2002) and ended to the conclusion that mainly cause of the appearance of the bad smell and taste to potable water is the fall of the water’s level from the overpumping water. From laboratories analysies has been proved that the bad smell is not dangerous for the public health and the water is suitable for drinking but it must be ‘’drinked’’. For that reason to this treatise has been instituted a lowest level of function, known as ecologist limit of safety , if founded under of that the level of water appears the problem of quality of the water. In this diplomatic exercise is being a report to the historic of lake and the hydroelectric station, while at the continuity is realizing digitize of the lake basin at the digital program AutoCad 2013 and realizing estimate of the area of the lake basin and other geographic and geometric elements of the basin. At the continuity has been extraction of the diagrams ‘’level – surface’’ and ‘’level – volume’’. At the continuity is being a check of region of rain datums of the stations with the method of double adding curve (Koutsogiannis and Xanthopoulos, 1999) and finally is realizing estimate of lake’s evaporation with the method of Penman (1948). For the estimate have been received elements for the humidity, the temperature, the wind’s speed and for the rain’s to this area from the National Meteorological Department and from the Department of electrism and from the hydroelectric station. Finally have been received elements for the yearly demand for water for supply and irrigation. With these elements has been simulation of lake with the model Simple Counting Failure Method (Tsakiris, 1995) to discover if exists absolute coverage of demand for the 39 hydrological years where is examining the simulation and is estimating the years of mishit. Finally, is being extraction of conclusions if the hydroelectric drainage is sufficed for the cover of necessity and is suggesting scenarious for the oikologic limit safety and minimum level function. All the estimates for the rainfalls and evaporation have been construpted to program EXCEL 2010. Keywords: water parting, hypsographic curve, simulation, evaporation, mean elevation, wind’s expedition, repletion’s deficiency, sunlight percent, mishit, AutoCad.