Δοκιμή προσομοίωσης της θερμοκρασιακής εξέλιξης στο εσωτερικό μικρής άβαθους λίμνης: περίπτωση Viry-Chatillon

Abstract

Το σύνολο των ταμιευτήρων των περιοχών Viry-Chatillon και Grigny σε απόσταση περίπου 25km από το Παρίσι, εκτείνεται σε μια επιφάνεια προσεγγιστικά 100ha. Προέρχεται από τη διαμόρφωση και εκμετάλλευση από το τέλος του περασμένου αιώνα, μιας περιοχής όπου παλιότερα αποτελούσε λατομείο εξαγωγής αμμοχάλικου. Τα τελευταία χρόνια, παρατηρείται υποβάθμιση της ποιότητας των υδάτων, η οποία εκδηλώνεται μέσω της ανάπτυξης αλγών και της αισθητής μείωσης της διαφάνειας. Δεδομένης της σημασίας αυτού του φυσικού πεδίου για το πλησίον αστικό περιβάλλον και με τελικό στόχο τη διαμόρφωση ενός σχεδίου αποκατάστασης και διαχείρισης της περιοχής, απαιτείται η οικολογική διάγνωση των ταμιευτήρων. Απουσία δεδομένων σχετικών με τη διαχρονική εξέλιξη της ποιότητας του νερού, και την επίδραση των ρυπαντών, η διάγνωση και ο προσδιορισμός των ποιοτικών κριτηρίων των λιμνών, στηρίζεται στη διερεύνηση των σημαντικότερων στοιχείων που απαρτίζουν ένα λιμναίο οικοσύστημα. Οι κυρίαρχες διεργασίες, που διαμορφώνουν την εσωτερική κατάσταση της λιμναίας λεκάνης είναι αποτέλεσμα της επίδρασης της κινητικής ενέργειας του ανέμου και της θερμικής ενέργειας που προέρχεται από την ηλιακή ακτινοβολία Στο πλαίσιο της παρούσας διπλωματικής εργασίας επιχειρείται να προσομοιωθεί το θερμοκρασιακό καθεστώς μιας από της 8 λεκάνες, με την ονομασία Les Nous de Seine, η οποία έχει διαμορφωθεί ως χώρος αναψυχής και ναυτικών αθλημάτων. Σκοπός είναι να ερευνηθεί η δυνατότητα μαθηματικής προσομοίωσης των φυσικο/μηχανικών διεργασιών που διαμορφώνουν τις κατακόρυφες θερμοκρασιακές συνθήκες εντός της λεκάνης. Για τη μελέτη, χρησιμοποιήθηκε το μονοδιάστατο κατακόρυφο μοντέλο θερμοκρασιακής προσομοίωσης, Lakes99, το οποίο είναι προϊόν έρευνας του περιβαλλοντικού εργαστηρίου CEREVE της École Nationale des Ponts et Chaussées. Για τον έλεγχο της ακρίβειας του μοντέλου,χρησιμοποιήθηκαν θερμοκρασιακές μετρήσεις πεδίου που ελήφθησαν για το χρονικό διάστημα 22/03/2004 έως 31/12/2004. Μελετάται το κατά πόσο το δεδομένο μοντέλο, το οποίο πρωτογενώς δημιουργήθηκε και εφαρμόστηκε σε λίμνες μεγάλων διαστάσεων, έχει τη δυνατότητα να προσομοιώσει επιτυχώς τη θερμοκρασιακή εξέλιξη στο εσωτερικό μιας μικρής αβαθούς λίμνης.

The total number of the reservoirs in the regions of Viry-Chatillon and Grigny covers a surface of approximately 100ha, in a distance roughly 25km from Paris. This region was formed and exploited since the end of the previous century, and in earlier times it used to be a sand quarry. In recent years a degradation of water quality is observed, which is expressed via the growth of algae and the significant reduction of water transparency. Given the significance of this natural surrounding to the neighbouring urban environment and the final aim to design a restoration and management program of the region, an ecological diagnosis of the reservoirs is required. Due to absence of data concerning the time related water quality and the influence of pollutants, the diagnosis and the determination of quality criteria of lakes is based on the study of the most important elements, which form a lacustrine ecosystem. The main procedures, which shape the internal state of a lacustrine basin are the result of the effect of the kinetic energy of wind and thermal energy, which emanates from solar radiation. In this diploma thesis it is attempted to simulate and study the thermal regime of one of the eight basins located in the area called Les Nous de Seine, which in the present time has been developed as a recreation and maritime sports centre. The aim and scope of this essay is to search the possibility of mathematic simulation of natural/mechanic activities which form the vertical temperature structure inside the basin. The οne-dimensional vertical temperature simulation model ‘Lakes99’ was applied for the purposes of this study, which is a product of research of the environmental laboratory CEREVE of École Nationale des Ponts et Chaussées. Field temperature measurements received in the time interval from 22/03/2004 until 31/12/2004 were used to test the model accuracy. Furthermore it is studied to what extent this model, which was initially created and applied to large lakes, is studied to asses its suitability for the accurate simulation of time related changes of temperature in small, shallow lakes.