Επίδραση της συσσώρευσης φερτών υλών ταμιευτήρων στην παράκτια διάβρωση
Authors: Ανδρεδάκη Μανωλία 
Published: August 2021

Ο παράκτιος χώρος χαρακτηρίζεται από μία δυναμική, η οποία καθορίζεται κυρίως από δύο μηχανισμούς, το μηχανισμό τροφοδοσίας των ακτών με φερτές ύλες και το μηχανισμό διευθέτησης των τελευταίων στις ακτές. Η εδαφική διάβρωση σε μία λεκάνη απορροής, λόγω κυρίως των βροχοπτώσεων και της επιφανειακής απορροής, τροφοδοτεί τις ακτές με φερτές ύλες. Οι μηχανισμοί της διάβρωσης, συνεπώς, συνδέονται στενά με το ισοζύγιο των φερτών υλών και τους παράγοντες αποστέρησης των ακτών από αυτές. Τα φράγματα που κατασκευάζονται για την κάλυψη διαφόρων αναγκών, είτε προστασίας από πλημμύρες είτε ύδρευσης και άρδευσης, παγιδεύουν σημαντικές ποσότητες φερτών υλών, οι οποίες τελικά θα κατέληγαν στην ακτή και θα αποτελούσαν υλικό απόθεσης, με αποτέλεσμα την οπισθοχώρηση της ακτής και την αύξηση της τρωτότητάς της στη διάβρωση (Κουτίτας, 1996). Στη διεθνή βιβλιογραφία καταγράφεται μία πληθώρα περιπτώσεων παράκτιας διάβρωσης που συνδέονται με την κατασκευή φραγμάτων σε ανάντη των δέλτα περιοχές, στην ηπειρωτική ζώνη.Στις αρχές της δεκαετίας του 1990 κατασκευάστηκαν στο ελληνικό τμήμα του ποταμού Νέστου, στις θέσεις “Θησαυρός” και “Πλατανόβρυση”, δύο μεγάλα υδροηλεκτρικά φράγματα. Σκοπός της παρούσας διδακτορικής διατριβής είναι η διερεύνηση της επίδρασης της κατασκευής των δύο αυτών φραγμάτων στη μορφολογία της ακτογραμμής, τόσο στο δέλτα όσο και στην εγγύς περιοχή, ανατολικά και δυτικά αυτού.Προκειμένου να υπολογιστεί η μέση ετήσια ποσότητα φερτών υλών που εισρέει στους ταμιευτήρες Θησαυρού και Πλατανόβρυσης, καθώς και η μέση ετήσια ποσότητα φερτών υλών που φτάνει στην έξοδο της λεκάνης απορροής του Νέστου (θέση Τοξότες), εφαρμόστηκε το μαθηματικό μοντέλο RUNERSET (RUNoff ERosion SEdiment Transport) (Hrissanthou, 2002), το οποίο εκτιμά το ετήσιο στερεοφορτίο στην έξοδο της υπό μελέτη λεκάνης απορροής και αποτελείται από τρία υπομοντέλα: ένα υπομοντέλο βροχής - απορροής, ένα υπομοντέλο διάβρωσης και ένα υπομοντέλο μεταφοράς φερτών υλών σε υδατορρεύματα. Για το εν λόγω μαθηματικό μοντέλο αναπτύχθηκε ένα πρόγραμμα ηλεκτρονικού υπολογιστή σε γλώσσα FORTRAN. Με το πρόγραμμα αυτό υπολογίστηκαν για το βουλγαρικό τμήμα του Νέστου και για τα έτη 1980-1990 η ετήσια ποσότητα του εδάφους που διαβρώνεται σε κάθε λεκάνη (yd), η ποσότητα των φερτών υλών που φτάνουν στην έξοδο κάθε λεκάνης (ya) και ο βαθμός στερεοπαροχής (dr). Για τον έλεγχο του μοντέλου χρησιμοποιήθηκαν μετρήσεις αιωρούμενων φερτών υλικών στη θέση “Momina Koula” που βρίσκεται στο βουλγαρικό τμήμα της λεκάνης απορροής του ποταμού Νέστου και για την οποία υπάρχουν μετρήσεις αιωρούμενων φερτών υλών για τα έτη 1937 έως 1989 (Gergov, 1996). Η σχετικά μικρή απόκλιση μεταξύ υπολογισμών και μετρήσεων του μέσου ετήσιου στερεοφορτίου ενθάρρυνε την εφαρμογή του μαθηματικού μοντέλου RUNERSET. Το μοντέλο RUNERSET, μετά τον έλεγχο της αξιοπιστίας του, εφαρμόστηκε στη λεκάνη απορροής του Νέστου, στο βουλγαρικό τμήμα, ανάντη του φράγματος του Θησαυρού, ενώ για το ελληνικό τμήμα χρησιμοποιήθηκαν αποτελέσματα εργασιών άλλων ερευνητών. Από την εφαρμογή του μαθηματικού μοντέλου προέκυψε ότι η κατασκευή των φραγμάτων έχει προκαλέσει μια δραματική μείωση (περίπου 83%) του στερεοφορτίου στην έξοδο της λεκάνης απορροής (δέλτα) και συνεπώς, έμμεσα, στις γειτονικές ακτές. Η μεθοδολογία που χρησιμοποιήθηκε για την παρακολούθηση της μεταβολής της ακτογραμμής στο δέλτα του Νέστου και των παρακείμενων ακτών, συνίσταται στη χρήση διαθέσιμων δορυφορικών εικόνων υψηλής ανάλυσης από το αρχείο του δορυφόρου QuickBird (QB) και αεροφωτογραφιών από την Ελληνική Γεωγραφική Υπηρεσία Στρατού (ΓΥΣ), σε συνδυασμό με μετρήσεις πεδίου της περιοχής με GPS (Global Positioning System) υψηλής ανάλυσης. Τα εν λόγω πρωτογενή δεδομένα πάρθηκαν από το ερευνητικό πρόγραμμα INTERREG IIIC: Project BeachMed-e, OPTIMAL και επεξεργάστηκαν και αναλύθηκαν εκ νέου για τις ανάγκες της παρούσας διδακτορικής διατριβής. Προκειμένου να ελεγχθεί η αξιοπιστία της υιοθετημένης μεθοδολογίας παρακολούθησης της εξέλιξης της ακτογραμμής, εφαρμόστηκε αρχικά σε ένα μικρό τμήμα της συνολικής περιοχής. Το εν λόγω τμήμα δοκιμής αποτελείται από την ηπειρωτική ακτή στα δυτικά του δέλτα του Νέστου που εκτείνεται από το ακρωτήριο “Ακρονέρι” μέχρι τον κόλπο της Κεραμωτής. Η ακρίβεια των μετρήσεων DGPS σύμφωνα με τις προδιαγραφές του εξοπλισμού που χρησιμοποιήθηκε, ήταν της τάξης μερικών εκατοστών. Ωστόσο, αυτή ελέγχθηκε και επαληθεύτηκε με σημεία γνωστών συντεταγμένων. Προκειμένου να διερευνηθεί το ισοζύγιο της διάβρωσης/πρόσχωσης μεταξύ των ετών 1945 και 2002 (χρονικό διάστημα πριν από την κατασκευή των φραγμάτων) και των ετών 2002 έως 2007 (χρονικό διάστημα μετά την κατασκευή των φραγμάτων), κατασκευάστηκαν χάρτες εξέλιξης της ακτογραμμής, για διάφορα τμήματα (hot spots) της περιοχής μελέτης. Από τα αποτελέσματα της παρακολούθησης της μεταβολής της ακτογραμμής, διαπιστώθηκε ότι υπάρχουν διάφορα τμήματα (hot spots) σε ολόκληρη την περιοχή μελέτης, με μέγιστους ρυθμούς μεταβολής της ακτογραμμής να κυμαίνονται από τέσσερα έως 30 m ανά έτος, τόσο πριν όσο και μετά την κατασκευή των φραγμάτων. Ωστόσο, συγκρίνοντας το ισοζύγιο διάβρωσης και πρόσχωσης της περιοχής μελέτης, συνολικά, τόσο πριν όσο και μετά την κατασκευή και λειτουργία των φραγμάτων, μπορεί να εξαχθεί το συμπέρασμα ότι η μείωση της τροφοδοσίας του δέλτα του Νέστου με φερτές ύλες, από τη λεκάνη απορροής του ποταμού, και συνεπώς, έμμεσα, των παρακείμενων ακτών, έχει ανατρέψει σχεδόν την προηγούμενη κατάσταση (όπου κυριαρχούσε η πρόσχωση έναντι της διάβρωσης κατά 25,36%), μόλις μέσα σε πέντε χρόνια μετά την κατασκευή των φραγμάτων, με τη διάβρωση να κυριαρχεί πλέον της πρόσχωσης κατά 21,26%. Το εύρημα αυτό καταδεικνύει την άμεση επίπτωση της κατασκευής των φραγμάτων του Θησαυρού και της Πλατανόβρυσης στην αύξηση της διάβρωσης στην παράκτια περιοχή του δέλτα του ποταμού Νέστου και στις παρακείμενες ακτές. Για τους σκοπούς της παρούσας διδακτορικής διατριβής κρίθηκε απαραίτητη η εξαγωγή και μιας πιο πρόσφατης ακτογραμμής (2013), προκειμένου να συγκριθεί με τις ακτογραμμές του 2002 και 2007, αποσκοπώντας στην ποσοτική διερεύνηση της δυναμικής εξέλιξης της υπό μελέτη περιοχής, εστιάζοντας στο φαινόμενο της διάβρωσης. Για το σκοπό αυτό πραγματοποιήθηκαν νέες μετρήσεις πεδίου με DGPS, ακολουθώντας την ίδια μεθοδολογία και χρονική περίοδο (άνοιξη) με τις αντίστοιχες μετρήσεις του έτους 2007. Από την καταγραφή της σημερινής κατάστασης της ακτογραμμής (2013) και τη σύγκριση με τις προηγούμενες ακτογραμμές έως τη θεωρούμενη χρονολογία της κατασκευής και λειτουργίας των φραγμάτων (2002), προέκυψε ότι η διάβρωση σε σχέση με την απόθεση που παρατηρήθηκε τη χρονική περίοδο 2002-2007, παρουσιάζει μια αυξητική τάση την επόμενη εξαετία. Αξιοσημείωτο είναι, επίσης, ότι οι μέσοι ρυθμοί διάβρωσης, στις τρεις εξεταζόμενες υποπεριοχές της συνολικής περιοχής διερεύνησης, εμφανίζουν σχετικά μεγάλες τιμές, με την περιοχή της Κεραμωτής να αγγίζει τα δύο μέτρα ανά έτος.Στο τελευταίο μέρος της παρούσας διδακτορικής διατριβής πραγματοποιείται διερεύνηση της μηχανικής απομάκρυνσης (dredging) ή της έκπλυσης (flushing) φερτών υλών από τον ταμιευτήρα Πλατανόβρυσης και η διάθεσή τους στη λεκάνη απορροής των Τοξοτών, στην έξοδο (δέλτα) του ποταμού, ως μεθόδων περιορισμού της παράκτιας διάβρωσης. Για το σκοπό αυτό τροποποιήθηκε κατάλληλα το μοντέλο RUNERSET και διερευνήθηκαν σενάρια διαχείρισης των φερτών υλών στον ταμιευτήρα της Πλατανόβρυσης, ενώ έγινε εκτίμηση του πιο αποτελεσματικού και συνεπούς μήνα προς έκπλυση ή μηχανική απομάκρυνση και υπολογίστηκε η μέγιστη μεταφερόμενη ποσότητα του υλικού απομάκρυνσης. Πραγματοποιήθηκε, τέλος, σύγκριση των δύο παραπάνω μεθόδων, καταγράφοντας τις μέγιστες ποσότητες φερτών υλών στην έξοδο των Τοξοτών, που αποδίδονται αν εφαρμοστεί κάθε μέθοδος το βέλτιστο γι’ αυτή μήνα. Από τη σύγκριση των δύο προτεινόμενων μεθόδων διακρίνεται μια μικρή υπεροχή της μεθόδου της υδραυλικής έκπλυσης.Τα συνολικά ευρήματα και συμπεράσματα που απορρέουν από την παρούσα διδακτορική διατριβή, συμβάλλουν σημαντικά στη γενικότερη κατανόηση της άμεσης επίδρασης της κατασκευής φραγμάτων στην παράκτια διάβρωση. Ειδικότερα, η παρούσα διδακτορική διατριβή αποτελεί μια από τις πρώτες προσπάθειες ποσοτικοποίησης της διατάραξης του ισοζυγίου φερτών υλών στο δέλτα του ποταμού Νέστου και στις παρακείμενες ακτές λόγω της κατασκευής και λειτουργίας των φραγμάτων του Θησαυρού και της Πλατανόβρυσης. Επιπλέον, για πρώτη φορά πραγματοποιείται μια προσπάθεια αποτίμησης των βέλτιστων χρονικών περιόδων και μεθόδων διαχείρισης φερτών υλών, αποσκοπώντας στην αύξηση του ετήσιου στερεοφορτίου που φτάνει στην έξοδο της λεκάνης απορροής του ποταμού Νέστου, και κατά συνέπεια στη μείωση της διάβρωσης στο δέλτα του ποταμού καθώς και στις παρακείμενες ακτογραμμές. Τέλος, είναι εμφανές ότι η συνολική ερευνητική μεθοδολογία που εφαρμόστηκε στην παρούσα διδακτορική διατριβή μπορεί να αποτελέσει ένα σημαντικό και χρήσιμο εργαλείο για την περαιτέρω διερεύνηση της επίπτωσης της κατασκευής των φραγμάτων στην παράκτια διάβρωση και σε άλλες πιλοτικές περιοχές εφαρμογής.