Επίδραση της ξηρασίας στις υδατικές ανάγκες των καλλιεργειών σε λεκάνη απορροής της Δυτ. Κρήτης με χρήση μεθόδων Τηλεπισκόπησης και G.I.S.

Στεφανίδης, Ρουσσέτος-Μάριος; Stefanidis, Roussetos-Marios

dc.contributor.author	Στεφανίδης, Ρουσσέτος-Μάριος	el
dc.contributor.author	Stefanidis, Roussetos-Marios	en
dc.date.accessioned	2018-09-03T08:52:51Z
dc.date.available	2018-09-03T08:52:51Z
dc.date.issued	2018-09-03
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/47482
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.15617
dc.rights	Αναφορά Δημιουργού-Μη Εμπορική Χρήση-Όχι Παράγωγα Έργα 3.0 Ελλάδα	*
dc.rights.uri	http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/gr/	*
dc.subject	Ξηρασία	el
dc.subject	Εγγειοβελτιωτικά έργα	el
dc.subject	Τηλεπισκόπηση	el
dc.subject	ΓΣΠ	el
dc.subject	Υδρολογία	el
dc.subject	Drought	en
dc.subject	Remote sensing	el
dc.subject	GIS	el
dc.subject	Hydrology	el
dc.subject	Land reclamation	el
dc.title	Επίδραση της ξηρασίας στις υδατικές ανάγκες των καλλιεργειών σε λεκάνη απορροής της Δυτ. Κρήτης με χρήση μεθόδων Τηλεπισκόπησης και G.I.S.	el
heal.type	bachelorThesis
heal.secondaryTitle	Drought effects on crops water needs in river basin of western Crete using Remote Sensing and G.I.S.	en
heal.classification	Εγγειοβελτιωτικά έργα	el
heal.language	el
heal.access	free
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2018-07-06
heal.abstract	Το νερό αποτελεί ένα από τα πιο σημαντικά αγαθά στον πλανήτη. Βρίσκεται σε αφθονία στη φύση και στις τρεις μορφές του (στερεή, υγρή, αέρια). Ωστόσο, το γλυκό νερό, δηλαδή το νερό που μπορεί να χρησιμοποιηθεί για να καλύψει τις ανθρώπινες ανάγκες όπως ύδρευση, άρδευση, βιομηχανική χρήση κλπ, αποτελεί μόλις το 0,33% της συνολικής ποσότητας του νερού στη γη. Με την όλο και μεγαλύτερη αύξηση του πληθυσμού, καθώς και των αναγκών των ανθρώπων για νερό και τροφή, καθίσταται σαφές ότι η σωστή και ορθολογική αξιοποίηση των υδατικών πόρων αποτελεί επιτακτική ανάγκη (Hooper 2003, World Meteorological Organization 2009, Τσακίρης 2013, Μουστάκας 2016, Ντότα και Θεοδοσίου 2016). Έτσι, αναπτύσσονται συστήματα που ελέγχουν και διατηρούν στο βέλτιστο βαθμό την αξιοποίηση και διάθεση των υδατικών πόρων. Η διαδικασία αυτή είναι ευρέως γνωστή ως ΔΥΠ ή Διαχείριση Υδατικών Πόρων. Συνοπτικά οι στόχοι της είναι: α) η επαρκής προμήθεια σε ποσότητα και ποιότητα του νερού που απαιτείται για την κάλυψη των ανθρωπίνων αναγκών, β) η προστασία των υδατικών πόρων από τη ρύπανση, γ) η προστασία του φυσικού και ανθρωπογενούς περιβάλλοντος από ακραία φαινόμενα, όπως είναι οι πλημμύρες και οι ξηρασίες. Ιδιαίτερα η ξηρασία αποτελεί ένα συχνό φαινόμενο, έως και συστηματικό, αφού τους καλοκαιρινούς μήνες η θερμοκρασία είναι πολύ υψηλή και οι βροχοπτώσεις σπάνιες ή και ανύπαρκτες. Περιοχές του ελλαδικού χώρου με ημίξηρο κλίμα όπως οι Κυκλάδες και η Κρήτη, η οποία βρίσκεται στη νότια εσχατιά της Ευρώπης, παρουσιάζουν συχνά φαινόμενα ξηρασίας με αποτέλεσμα την μη ικανοποιητική ή οικονομικά ασύμφορη κάλυψη των αναγκών των καλλιεργειών σε αρδευτικό νερό. Για τις ανάγκες της ΔΥΠ απαιτείται μεταξύ άλλων η δημιουργία θεματικών χαρτών, τόσο για τις καλλιέργειες, όσο και για την χωρική κατανομή της ξηρασίας. Για το σκοπό αυτό γίνεται ευρεία χρήση Γεωγραφικών Συστημάτων Πληροφοριών (Γ.Σ.Π.) ή GIS όπως είναι διεθνώς γνωστά. Τα GIS αποτελούν ένα ισχυρό εργαλείο για τη συλλογή, αποθήκευση, δημιουργία, ανάκτηση, μετασχηματισμό και απεικόνιση χωρικών στοιχείων του πραγματικού κόσμου (Φώτης 2010). Τα πακέτα GIS που χρησιμοποιήθηκαν ήταν το QGIS όπου έγινε η αναγνώριση και ψηφιοποίηση των καλλιεργειών, καθώς και το ArcGIS όπου έγινε η παραγωγή χαρτών. Στην παρούσα εργασία έγινε προσπάθεια εκτίμησης της ξηρασίας με χρήση διεθνώς αποδεκτών δεικτών όπως ο RDI (Tsakiris and Vangelis 2004) και πώς 11 αυτή κατανέμεται τόσο χωρικά όσο και χρονικά, ποιες περιοχές επηρεάζει περισσότερο και σε ποιο βαθμό, στη λεκάνη απορροής του χειμάρρου Ταυρωνίτη στον Νομό Χανίων της Κρήτης. Η εν λόγω λεκάνη απορροής επελέγη επειδή σ’αυτήν πρόκειται να κατασκευασθούν δύο φράγματα αποθήκευσης νερού για τις ανάγκες της γεωργίας. Κατά κύριο λόγο, εκτιμήθηκε η επίδρασή της στις υδατικές ανάγκες των δενδροκαλλιεργειών της λεκάνης απορροής, που αποτελούν την κύρια απασχόληση των κατοίκων. Οι δενδροκαλλιέργειες αναγνωρίσθηκαν με τηλεπισκοπικές μεθόδους και πιο συγκεκριμένα, με φωτοερμηνεία. Με τις μεθόδους αυτές, εκτός από την αναγνώριση των δενδροκαλλιεργειών, έγινε και ταυτόχρονη οριοθέτησή τους. Το αποτέλεσμα ήταν να δημιουργηθούν, με ευρεία χρήση GIS, αφενός θεματικοί χάρτες που δείχνουν την κατανομή των δενδροκαλλιεργειών στη λεκάνη απορροής και αφετέρου θεματικοί χάρτες ξηρασίας με βάση τις τιμές του δείκτη RDI για 35 συνεχόμενα υδρολογικά έτη (από το 1971-72 έως και το 2005-06). Οι υδατικές ανάγκες των δενδροκαλλιεργειών εκτιμήθηκαν με την προτεινόμενη από τον FAO, μέθοδο των Penman-Monteith (Allen et al. 1998). Διαπιστώθηκε ότι, για το πιο ξηρό υδρολογικό έτος της χρησιμοποιηθείσας χρονοσειράς (ελάχιστη ενεργός βροχόπτωση), η προτεινόμενη από τη σχετική οριστική μελέτη διαστασιολόγηση των φραγμάτων Παπαδιανών και Σεμπρενιώτη, που πρόκειται να κατασκευασθούν εντός της λεκάνης απορροής του Ταυρωνίτη, είναι επαρκής για να καλύψει τη ζήτηση για νερό άρδευσης με υψηλό βαθμό αξιοπιστίας.	el
heal.abstract	As the title suggests, the main purpose of the present work is to investigate drought effects on the water needs of the crops of Tavronitis river basin. Tavronitis river basin is located in the northern part of Chania Prefecture to the west of the island of Crete in Greece. Notable information is that the lowlands of the basin belong to a greater plain known as Chania Plain, an area with great economic impact in internal and external markets. The area of the river basin is almost 131 km2 and stretches from the White Mountains to the south, all the way up to the coast to the north. The shape of the basin reminds a drop of water, meaning that it is very wide to the south and extremely narrow to the north. The average altitude of the basin is 463m, while the ground in the south part is heavily inclined. In terms of geology, the formations are a product of the Alpine orogenesis. These geological formations prove to be crucial for the growth of three arboricultures. Olive trees, avocado and orange trees. Tavronitis river is actually a torrent which is formed by three individual smaller streams: Sebreniotis, Roumatianos and Derianos. Firstly, the reconnaissance and extraction of the boundaries of each and every individual piece of field, within basin’s boundaries, that is covered by the three arboricultures mentioned above, was undertaken. The technique used for the reconnaissance of the respective boundaries of each field is known as photo interpretation and is one of the assets Remote Sensing has to offer, taking into account the importation of the personal judgment of the engineer performing it. The photo interpretation took place in a G.I.S. environment known as QGIS, where digital photos were used as background in order to extract the information needed to create thematical maps of the arboricultures. The composition of the maps was performed in ArcGIS. A variety of characteristics were used for the recognition of the arboricultures such as the shape of the tree, the hue of the tree, the texture of the field etc. In the meantime, other elements were extracted such as the settlements within the basin, the primary road network and the riverbeds of the streams. All the data acquired refer to the period of September-October 2017. Olive trees plantations seem to possess a primary role in the region due to the fact that they cover 95% of the cultivated area. The valuable avocado plantations follow with 5%, while orange plantations possess less than 0.1% of the whole cultivated area which is 30.15 km2. In addition, pictures from different time periods suggest that olive tree plantations are expanding upon the mountainous regions, while more orange trees are converted into avocado trees due to economic advantage of the latter. Also, the primary irrigation technique that could be recognized, was that of drip irrigation. This technique is considered to be one of the most economic, taking into account both water volumes and energy it consumes. The volume of irrigation water required in the area, is, at the moment, 9 extracted by boreholes. In fact, this is a major problem causing the overexploitation of underground water. Thus, two dams are to be constructed inside the river basin, so that their reservoirs can be used for irrigation purposes (in Derianos and Sebreniotis streams). Furthermore, hydrologic investigation was necessary in order to estimate key elements required for the relevant processes, i.e., correlation coefficients between the rainfall stations located within the basin, homogeneity check, supplementation of missing data, rainfall increase as a result of altitude increase, surface rainfall of the basin using Thiessen polygons method, temperature decrease as a result of altitude increase and evapotranspiration using the method of Thornthwaite. The hydrological elements mentioned above were useful for estimating the meteorological drought that occasionally occurs during the core of the irrigation period (April-September) in the region. The RDI drought index was chosen. Via this index it can be estimated whether or not drought effects are important by using as input both monthly rainfall and evapotranspiration data, which is its great advantage and for that, it’s generally approved by the international scientific community. The outcome is a number that is compared to an RDI scale. Doing so, drought intensity can be quantified. In our case the RDI index was calculated for the whole river basin. To accomplish that, the basin was divided into squares with 1 km side. The data required for computing this index were transferred to the center of each square, from each rainfall station, by using the inverse distance method. Results were imprinted into thematical maps for each hydrologic year of the time series considered (i.e. from 1971-72 to 2005-06). The final step of this work was the calculation of the total water needs of the arboricultures in the river basin. The water needs were calculated for the whole estimated area of each arboriculture, as it was exported previously with Remote Sensing methods, using the suggested by FAO, Penman-Monteith method. By this method, at first, the reference evapotranspiration (ETo) was calculated and after that, using the crop specific coefficient (Kc) for each arboriculture, the potential or crop evapotranspiration (ETc or PETc) was derived. The variable of effective rainfall was also used in this study because is closely related to drought phenomenon. The water needs were calculated for the same 35 year time period as the drought index RDI, with an extension of two months (meaning that the water needs were calculated from March to October). This because irrigation period for arboricultures is larger than usual. The annual crops water needs of the driest year, indicated as the year with the highest water needs, were compared to the secured demand at almost 100% covered by the active combined volume of the reservoirs of the proposed dams. As a matter of fact, crops water needs for this year were found to be slightly lower than the secured demand derived from the combined reservoirs simulation.	en
heal.advisorName	Γιακουμάκης, Σπυρίδων	el
heal.committeeMemberName	Γιακουμάκης, Σπυρίδων	el
heal.committeeMemberName	Τσακίρης, Γεώργιος	el
heal.committeeMemberName	Καράντζαλος, Κωνσταντίνος	el
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Αγρονόμων και Τοπογράφων Μηχανικών. Τομέας Έργων Υποδομής και Αγροτικής Ανάπτυξης. Εργαστήριο Εγγειοβελτιωτικών Έργων και Διαχείρισης Υδατικών Πόρων	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	139 σ.
heal.fullTextAvailability	true