Έρευνα της κοκκομετρικής διαβάθμισης των πεδινών κινητών πυθμένων του χειμάρρου Βρασνών
Authors: Κάλφα Αικατερίνη 
Published: September 2021

Αφορμή της διδακτορικής μου διατριβής ήταν η ενασχόλησή μου με το πλημμυρικό πρόβλημα του χειμάρρου ‘Βρασνών’, με αφορμή τις τεράστιες πλημμυρικές καταστροφές, από όπου διαπιστώθηκε ότι κύριο αίτιο του μεγέθους και της έντασης της πλημμυρικής υδατοστερεοπαροχής του χειμάρρου κατά την πλημμύρα στις 06-08.10.2006, ήταν και είναι η τεράστια διμορφική διακινούμενη ποσότητα φερτών υλών αυξάνοντας την όλη πλημμυρική κατάσταση. Τα αποτελέσματα της παρούσας έρευνας αποτελούν μιά πρώτης ολοκληρωμένης προσπάθειας καταγραφής, ανάλυσης και αξιολόγησης της κατά χώρον διαβάθμισης των διακινούμενων φερτών υλών ενός τυπικού ελληνικού χειμάρρου της παραθαλάσιας ζώνης. Η έρευνα διεξήχθη στο χείμαρρο Βρασνών στη Δημοτική Ενότητα του Δήμου Βόλβης, του οποίου είναι γνωστή η πλημμυρική επικινδυνότητα και η στερεομεταφορική δυναμική. Ο χείμαρρος Βρασνών, συγκροτείται από δύο κύριους κλάδους που απαρτίζουν την ορεινή του λεκάνη, τον ανατολικό (Ρ. Ανεμόμυλος ή Ρ. Αρέθουσας) και τον δυτικό (Ρ. Κακιά Σκάλα) κλάδο. Επισημαίνεται ότι τη λεκάνη του χειμάρρου, και κατά μήκος του δυτικού συμβάλλοντα διασχίζει η νεοκατασκευασθείσα Εγνατία οδός. Η κατασκευή της Εγνατίας μετέβαλλε ριζικά το χειμαρρικό καθεστώς, ιδιαίτερα στο δυτικό κλάδο, όπου η κεντρική του κοίτη στο μεγαλύτερο μέρος της, έχει ουσιαστικά μετατραπεί σε δίκτυο ρείθρων και οχετών της Εγνατίας Οδού. Η λεκάνη απορροής του χειμάρρου Βρασνών (F=17,73km2) ανήκει στις μικρές λεκάνες απορροής (F=1030 km2), ενώ οι λεκάνες του ανατολικού (F=8,26km2) και του δυτικού (F=6,98km2) ανήκουν στις πολύ μικρές λεκάνες (F<10 km2). Ο βαθμός στρογγυλομορφίας ανέρχεται σε KF = 1,62. Το μέγιστο υψόμετρο του χειμάρρου ανέρχεται σε Ηmax=720m και το μέσο σε Ηm=301m, ανήκοντας στους χειμάρρους των λοφωδών - ημιορεινών περιοχών. Η Γεωλογική-πετρογραφική συγκρότηση του χειμάρρου Βρασνών και των κλάδων του (Ανατολικού, Δυτικού), είναι κυρίως από κρυσταλοπυριγενή σχηματισμό (79,44%), και σχιστολιθικό (18,87%), ενώ η βλάστηση αποτελείται κυρίως από αείφυλλα πλατύφυλλα. Χαρακτηριστικό της κοίτης αναμετακίνησης του χειμάρρου Βρασνών είναι η έντονη διηθητική λειτουργία στον κώνο πρόσχωσης, αποτέλεσμα της μεγάλης διηθητικής ικανότητας της κροκαλο– χαλικοαμμώδους σύστασης των αρχικών αποθέσεων. Ο χείμαρρος κινείται στην κοίτη αναμετακίνησης, με χαρακτηριστικό την έντονη στερεομεταφορά μέσου και λεπτού υλικού και την αιωρομεταφορά. Με βάση το χειμαρρικό γίγνεσθαι του χειμάρρου Βρασνών την ανάλυση των συνθηκών του χειμαρρικού περιβάλλοντος, των εστιών παραγωγής φερτών υλών και των υδατοστερεομεταφορικών συνθηκών, που προέκυψαν κατά την πλημμύρα του Οκτωβρίου του 2006, καθώς και από τις επιτόπιες επισκέψεις και την πρώτη προσωπική οπτική επαφή με την κατά χώρον κοκκομετρική διαβάθμιση των φερτών του χειμάρρου Βρασνών και των κλάδων του, επιλέχθηκε η έρευνα καταγραφής και απόδοσης της κοκκομετρικής διαβάθμισης των κινητών πυθμένων του χειμάρρου. Η έρευνα που ακολουθήθηκε έλαβε υπόψη της, το γεγονός της εξαιρετικά έντονης διαφοροποίησης (διμορφικότητας) της διαβάθμισης των φερτών υλών των κινητών πυθμένων (τεράστιοι ογκόλιθοι ανάμεικτοι με εξαιρετικά λεπτόκκοκα υλικά) των ορεινών κοιτών, που καθιστούσαν αντικειμενικά και τεχνικά δύσκολο και ερευνητικά ενέχοντα σημαντικά προβλήματα απόδοσης της διαβάθμισης των κινητών πυθμένων. Ο λόγος αυτός οδήγησε την παρούσα εργασία να επικεντρωθεί στην έρευνα της διαβάθμισης των κινητών πυθμένων της πεδινής κοίτης του χειμάρρου Βρασνών, είναι επειδή εκεί είχε επιτευχθεί η ομογενοποίηση των φερτών των αντίστοιχων κινητών πυθμένων. Στη συνέχεια αποφασίσθηκε να λάβουμε δείγματα φερτών υλών σε αντιπροσωπευτικές θέσεις του χειμάρρου, όπου υπήρχε διαφοροποίηση των υδραυλικοστερεομεταφορικών συνθηκών (αλλαγές πυθμενικών κλίσεων, μεταβολή του πλάτους της κοίτης, διχασμός ροής, αλλαγές καμπυλότητας, κ.λ.π). Παράλληλα προβήκαμε και στην δειγματοληψία παλαιών πρανικών αποθέσεων, περίπου στις ίδιες διατομές δειγματοληψίας των φερτών υλών των κινητών πυθμένων. Μετά από συστηματική διαβημάτιση και παρατήρηση της συνέχειας του χειμάρρου επιλέχθηκαν προς λήψη επιφανειακής – ογκομετρικής δειγματοληψίας εννέα (9) θέσεις πυθμενικής δειγματοληψίας, καθώς και 3 θέσεις πρανικής δειγματοληψίας. Η μέθοδος δειγματοληψίας που ακολουθήσαμε ήταν συνδυασμός επιφανειακής και ογκομετρικής δειγματοληψίας. Η επιφανειακή μέτρηση γινόταν με επιτόπια μέτρηση των τριών διαστάσεων των απαντώμενων φερτών σε αποστάσεις μεγαλύτερες του μέγιστου απαντώμενου λίθου. Η ογκομετρική δειγματοληψία που αποτελούσε την κύρια μέθοδο έρευνας, ήταν επί της επιφάνειας δειγματοληψίας και επί των πρανών τετράγωνο πλευράς 1m (επιφάνειας 1m2). Στις θέσεις όπου καταγράφονται και ογκώδη υλικά η μεθοδολογία μέτρησης τόσο της διαμέτρου τους όσο και του ειδικού βάρους τους έγινε μέτρηση με μετροταινία των τριών διαστάσεων (μήκος, πλάτος, πάχος) και της περιμέτρου των ογκωδών φερτών. Από τα ογκώδη αυτά υλικά αποσπάσθηκε τμήμα τους, ογκομετρήθηκε και ζυγίσθηκε με ζυγαριά ακριβείας στο Εργαστήριο, ώστε να προκύψει το ειδικό βάρος τους. Το ληφθέν υλικό διακριτοποιημένο σε καλυπτήριο και αρχικό μείγμα συλλέχθηκε σε σάκκους και μεταφέρθηκε στο εργαστήριο, όπου έγινε το κοσκίνισμα διακριτοποίησής του σε βαθμίδες διαμέτρου. Έγιναν οι αντίστοιχοι υπολογισμοί της κοκκομετρικής ανάλυσης των φερτών υλών του κάθε δείγματος. Υπολογίζοντας το dm=mm, d100=mm, d90=mm και d50=mm μέσω της κοκκομετρικής καμπύλης των φερτών υλών του δείγματος. Μια μετρούμενη ενδεικτική δειγματοληψία Σύμφωνα με τα αποτελέσματα το γενικό χειμαρρικό περιβάλλον του χειμάρρου Βρασνών έπρεπε να δίνει πλημμύρες μικρής έντασης, διάρκειας, μικρές και εκτατικής φύσης εστίες παραγωγής φερτών υλών, με αποτέλεσμα μικρής έκτασης πλημμυρικά φαινόμενα. Όμως οι πλημμύρες του χειμάρρου Βρασνών, έδειξαν μια τελείως διαφορετική χειμαρρική πραγματικότητα με έντονη (σφοδρή) χειμαρρική λειτουργία και όχι με ήπια, όπως κάποιος θα ανέμενε, με βάση τα μέχρι σήμερα οριζόμενα στην χειμαρρική κατάταξη των χειμάρρων της Ελλάδας, ως αυτή ορίζεται στις εργασίες και τα συγγράμματα. (Κωτούλας Δ. 1969, 1979, 2001) ,(Στεφανίδης Π. 1990, 2006).Στις Θέσεις 7,8,9, (χείμαρρος Κακκιάς Σκάλας), στο ύψος και κατάντη της συμβολής των κλάδων Κακκιά Σκάλα και Αρέθουσας η διμορφικότητα παραμένει σημαντική αλλά σε σαφώς μικρότερο βαθμό και με καλύτερη ομοιογένεια διμορφικής εξέλιξης. Τέλος στις Θέσεις 1,2,3,4 μέχρι τη θάλασσα επικρατούν καθαρά λεπτόκοκκα αμμώδη υλικά, με μικρή παρουσία χαλίκων. Οι πεδινές πυθμενικές διατομές έδωσαν κοκκομετρικές διακυμάνσεις με dm=0,2 mm – 12,4mm, d90=0,4 mm – 82mm και οι αντίστοιχες πρανικές με dm=0,84 mm – 1,5mm, d90=4,7 mm – 16mm. Η ομοιογένεια αυτή τεκμηριώνει απόλυτα την άποψη ότι στην ομοιογενή, από άποψη φερτών υλών, περιοχή και μάλιστα με πολύ λεπτόκοκκη, η όποια διευθέτηση του χειμάρρου εξαρτάται απόλυτα από τις υδραυλική γεωμετρία των κοιτών (πλάτος, κλίση κοίτης και πρανών, υδραυλικό ύψος πλημμυρικής στάθμης, κ.λ.π). H περισσότερο χρησιμοποιούμενη στην ορεινή υδρονομική θεωρία και πράξη διάμετρος dm, καταγράφει διαστάσεις κυμαινόμενες μεταξύ της μέγιστης τιμής των 12,4mm (δειγματοληψία Δ5) και της ελάχιστης των 0,2mm (δειγματοληψία Δ17Α) και ποσοστιαία συμμετοχή dm κυμαινόμενη μεταξύ 2% (δειγματοληψία Δ20 ) και 19% (δειγματοληψία Δ12). Το αποτέλεσμα αυτό διαφοροποιεί την γενική κρατούσα αντίληψη, ότι στους ελλαδικούς χειμάρρους η ποσοστιαία αναλογία της dm κυμαίνεται μεταξύ 50 – 60% (Κωτούλας Δ. 2001, Στεφανίδης Π. 2006). Επιβάλλεται λοιπόν όπως σε κάθε χείμαρρο να αναζητηθεί η ποσοστιαία σχέση της dm και να προσαρμοσθεί η όποια απόκλιση από την κρατούσα άποψη του 50 – 60%, ώστε η υπολογιζόμενη κλίση αντιστάθμισης να αποκτά την πραγματική της διάσταση στον υπολογισμό των κλίσεων αντιστάθμισης και κατ΄επέκταση των διαστάσεων των φραγμάτων. Προσπαθήσαμε να αποδώσουμε σε μια πρώτη προσέγγιση των σχέσεων των διαμέτρων dm του αρχικού μείγματος με τη διάμετρο d90 του καλυπτήριου στρώματος, σύμφωνα με τη σχέση (d90/dm= 2,3–3) Τα αποτελέσματα μας δίνουν μια εξαιρετική απόκλιση σε κάποιες διατομές (Δ103=20,6mm>>2,3-3,Δ9=15,4mm>>2,3-3,Δα=37,8mm>>2,3-3,) επειδή στον ελλαδικό χώρο υπάρχουν πολλοί μικροί χείμαρροι με τα ίδια, ή παρεμφερή δομικά χαρακτηριστικά και μάλιστα οι περισσότεροι εξ΄αυτών βρίσκονται σε παράκτιες τουριστικές περιοχές.Τα παραπάνω φαινόμενα στις ορεινές κοίτες με τις συνεχείς ισχυρές και εγγύτατα λαμβάνουσα χώρα μορφολογικές διαφοροποιήσεις, που μεταβάλλουν συνεχώς και έντονα το ενεργειακό τους δυναμικό και το γεγονός της εξαιρετικά έντονης διμορφικότητας των φερτών υλών έχουν σαν αποτέλεσμα να υπάρχει πρακτική αδυναμία καταγραφής της πραγματικής κοκκομετρικής διαβάθμισης των φερτών υλών τους, λόγω των έντονων και επάλληλων μορφολογικών διαφοροποιήσεων, με την πρόσθετη επισήμανση ότι στην ίδια θέση άλλες παροχές είναι αποθετικές και άλλες διαβρωτικές, αποδίδοντας κάθε φορά διαφορετική δομή των αποτιθέμενων και διακινούμενων φερτών.