Διαχείριση υδατικών πόρων
Authors: Σούλης Κωνσταντίνος 
Published: August 2021

Στην παρούσα διδακτορική διατριβή αναπτύχθηκε ένα κατανεμημένο, συνεχές, υδρολογικό μοντέλο, στο πλαίσιο ενός Γεωγραφικού Πληροφοριακού Συστήματος (GIS). Η ανάπτυξη του μοντέλου πραγματοποιήθηκε σαν επέκταση των δυνατοτήτων (extension) του λογισμικού Γεωγραφικών Πληροφοριακών Συστημάτων ArcGIS, ώστε να επιτευχθεί ο πλήρης κατανεμημένος υπολογισμός των συνιστωσών του υδρολογικού ισοζυγίου. Παράλληλα, παρέχεται η δυνατότητα χρήσης των εξελιγμένων δυνατοτήτων των Γεωγραφικών Πληροφοριακών Συστημάτων στην εισαγωγή, επεξεργασία, αποθήκευση, διαχείριση και απεικόνιση χωρικών δεδομένων με γεωγραφική αναφορά. Η ανάπτυξη έγινε με τη χρήση τεχνικών αντικειμενοστραφούς προγραμματισμού ώστε να διευκολυνθεί η μελλοντική εξέλιξη του υδρολογικού μοντέλου και ταυτόχρονα να εξασφαλιστεί η δυνατότητα σύνδεσής του με άλλες εφαρμογές ή η χρήση των επιμέρους δυνατοτήτων του στην ανάπτυξη νέων εφαρμογών. Η λειτουργικότητα του υδρολογικού μοντέλου εξασφαλίστηκε με τη δημιουργία ενός εύχρηστου και απλού γραφικού περιβάλλοντος διεπαφής με το χρήστη. Το γραφικό περιβάλλον διεπαφής (GUI) του λογισμικού είναι ιδιαίτερα απλό και ακολουθεί το πρότυπο των επεκτάσεων (extentions) του ArcGIS. Με αυτό τον τρόπο ο χρήστης αντιμετωπίζει ένα γνώριμο περιβάλλον και μπορεί να εξοικειωθεί με αυτό πολύ γρήγορα. Απαραίτητο υπόβαθρο για την ανάπτυξη και τη δοκιμή του υδρολογικού μοντέλου αποτέλεσε η συστηματική οργάνωση, μελέτη και παρακολούθηση μιας πειραματικής υδρολογικής λεκάνης. Για το σκοπό αυτό, οργανώθηκε μια πειραματική υδρολογική λεκάνη στον χείμαρρο Λυκόρρεμα, στην Ανατολική πλευρά του όρους Πεντέλη του νομού Αττικής με έκταση 7,8Km², η οποία εξοπλίστηκε και μελετήθηκε αναλυτικά σε ό,τι αφορά στα χαρακτηριστικά της και στην υδρολογική της συμπεριφορά. Σημαντικό χαρακτηριστικό του μοντέλου που αναπτύχθηκε είναι η προσαρμογή του στις ελληνικές συνθήκες, η οποία επιτεύχθηκε με την επιλογή και ανάλυση των κατάλληλων μεθόδων προσομοίωσης των διεργασιών του υδρολογικού κύκλου. Επιπρόσθετα, το εννοιολογικό σχήμα του μοντέλου σχεδιάστηκε κατάλληλα ώστε να επιτυγχάνει την εκτίμηση των απαιτούμενων αποτελεσμάτων σε χωρικά κατανεμημένη μορφή με τη χρήση απλοποιημένων αλλά τεκμηριωμένων μεθόδων, οι οποίες να βασίζονται σε όσο το δυνατό λιγότερες παραμέτρους και σε ευρέως διαθέσιμα δεδομένα εισόδου ή δεδομένα εισόδου που να είναι εύκολο να εκτιμηθούν. Σε αυτή τη διαδικασία μελετήθηκε διεξοδικά η διεργασία σχηματισμού της επιφανειακής απορροής, η οποία έχει καθοριστική επίδραση στο υδρολογικό ισοζύγιο των ξηρών και ημίξηρων περιοχών. Εκτενέστερα, μελετήθηκε η μέθοδος του Αριθμού Καμπύλης (SCS-CN), η οποία επιλέχθηκε ως η καταλληλότερη κατά την ανάπτυξη του υδρολογικού μοντέλου. Το κυριότερο συμπέρασμα που προέκυψε είναι ότι η μέθοδος SCS-CN μπορεί να παράσχει ικανοποιητικά αποτελέσματα με την προϋπόθεση ότι η εφαρμογή της σε ανομοιόμορφες υδρολογικές λεκάνες πραγματοποιείται σε κατανεμημένη μορφή. Κατά τη διάρκεια ανάπτυξης του υδρολογικού μοντέλου, πραγματοποιήθηκαν δοκιμαστικές εφαρμογές με σκοπό την αξιολόγηση των δυνατοτήτων του, της λειτουργικότητάς του, της καταλληλότητας του εννοιολογικού σχήματος που χρησιμοποιήθηκε και την αποσφαλμάτωσή του. Οι κυριότερες εφαρμογές πραγματοποιήθηκαν στην πειραματική υδρολογική λεκάνη, στη νήσο Νάξο, και σε όλη την έκταση της Ελλάδας. Στις εφαρμογές αυτές το υδρολογικό μοντέλο έδειξε να προσαρμόζεται ικανοποιητικά στις ελληνικές συνθήκες και να εκτιμά με ικανοποιητική ακρίβεια τις συνιστώσες του υδρολογικού ισοζυγίου, ενώ ανταποκρίνεται ικανοποιητικά σε περιπτώσεις έλλειψης των απαιτούμενων δεδομένων για τη συστηματική του ρύθμιση. Από τις πρώτες εφαρμογές εμφανίστηκαν όμως και σημαντικά προβλήματα και αδυναμίες που φανερώνουν ότι απαιτείται ακόμα σημαντική προσπάθεια για την παραγωγή ενός αξιόπιστου και λειτουργικού πακέτου εργαλείων αγροϋδρολογικής ανάλυσης. Το τελικό συμπέρασμα είναι ότι η εφαρμογή του υδρολογικού μοντέλου μπορεί να προσφέρει πολύτιμες πληροφορίες για την διαχείριση των υδατικών πόρων και ιδιαίτερα για τη διαχείριση του νερού στη γεωργία. Επιπρόσθετα, η περαιτέρω ανάπτυξή του μπορεί να οδηγήσει στη δημιουργία ενός σημαντικού εργαλείου για την εκτίμηση των επιπτώσεων της κλιματικής αλλαγής και την αξιολόγηση προτεινόμενων στρατηγικών αντιμετώπισης και προσαρμογής.