Διερεύνηση του υδατικού ισοζυγίου της λεκάνης απορροής της λίμνης “Μικρή Πρέσπα” με χρήση του μοντέλου ArcSWAT
Creators: name: Μπαμπάκος, Κωνσταντίνος Παύλου
Publisher: name: Aristotle University of Thessaloniki
Year: 2018
Subjects: Υδατικό ισοζύγιο
Λεκάνη απορροής
Μικρή Πρέσπα
Μοντέλο ArcSWAT
Water balance
Mikri Prespa
Basin
Watershed
ArcSWAT model

description: Για την ολοκληρωμένη διερεύνηση του υδατικού ισοζυγίου της λεκάνης απορροής μίας λίμνης, απαιτείται η εκτίμηση όλων των φάσεων του υδρολογικού κύκλου και ο προσεκτικός συνδυασμός τους αφού τέτοιου είδους συστήματα είναι ιδιαίτερα πολύπλοκα. Σκοπός της διατριβής ήταν η υδρολογική διερεύνηση, με έμφαση στις επιφανειακές απορροές, της λεκάνης απορροής της Μικρής Πρέσπας, μιας περιοχής μεγάλης οικολογικής αξίας που έχει ελκύσει το ενδιαφέρον ερευνητών και επιστημόνων διαφόρων ειδικοτήτων. Η διερεύνηση πραγματοποιήθηκε με τη χρήση του μαθηματικού μοντέλου ArcSWAT, κατάλληλου για την προσομοίωση υδρολογικών διαδικασιών των επιφανειακών κυρίως υδάτων. Αρχικά, συλλέχθηκαν και υπέστησαν την κατάλληλη επεξεργασία τα απαιτούμενα αρχεία γεωγραφικής πληροφορίας στο περιβάλλον ArcGIS, τα οποία μαζί με τα μετεωρολογικά δεδομένα αποτελούν τα βασικά αρχεία εισόδου του μοντέλου. Άλλα δεδομένα που χρησιμοποιήθηκαν ήταν σχετικά με την επιφάνεια και τον όγκο της λίμνης και οι παροχές υπερχείλισής της. Ακόμα, εκτιμήθηκαν οι απολήψιμες ποσότητες αρδευτικού νερού από τη λίμνη, κατά την καλλιεργητική περίοδο. Οι διαδικασίες που προσομοιώνονται από το SWAT, στη διερεύνηση αυτή, περιλαμβάνουν τη μεταφορά του νερού μεταξύ της επιφάνειας του εδάφους και της ατμόσφαιρας με την εξάτμιση και τη διαπνοή, την κίνησή του μέσω της ακόρεστης και κορεσμένης ζώνης του εδάφους και την κίνησή του στα υδατορεύματα και στα υδάτινα σώματα. Μπορούν επίσης να ενσωματωθούν δεδομένα σχετικά με τις ανθρωπογενείς διαδικασίες, όπως η διαχείριση και εκμετάλλευση του νερού ύδρευσης και άρδευσης και διάφορες τροποποιήσεις που έχουν πραγματοποιηθεί στη λεκάνη απορροής, όπως οι διευθετήσεις υδατορευμάτων και η κατασκευή στραγγιστικών τάφρων. Τα ειδικότερα ζητήματα αυτής της διερεύνησης ήταν να προσομοιωθεί το υδατικό ισοζύγιο της λίμνης, των απορροών των υδατορευμάτων που καταλήγουν σε αυτή, αλλά και των συνολικών απορροών της λεκάνης. Για την επίτευξη αυτών των στόχων και λόγω της αδυναμίας του μοντέλου να εντάξει ένα υδάτινο σώμα επιφάνειας περί τα 45,2km2 στους υπολογισμούς του, οι υπολεκάνες και το υδρογραφικό δίκτυο ορίστηκαν από το χρήστη, με σκοπό αυτά να είναι σε συμφωνία με τα υδρομορφολογικά χαρακτηριστικά της περιοχής. Έπειτα, για την ανάλυση λειτουργίας της λίμνης, χρησιμοποιήθηκαν οι σχέσεις και διαδικασίες που είναι ενσωματωμένες στο μοντέλο. Σημειώνεται ότι για την επαλήθευση και ρύθμιση του μοντέλου πραγματοποιήθηκαν μετρήσεις των απορροών των υδατορευμάτων και των τάφρων που ήταν εφικτό να πραγματοποιηθούν. Ο έλεγχος της αξιοπιστίας των υπολογισμένων τιμών του όγκου της λίμνης, πραγματοποιήθηκε με τον υπολογισμό στατιστικών κριτηρίων, σύμφωνα με τα οποία η προσομοίωση χαρακτηρίζεται ικανοποιητική. Ακόμα, από αυτή τη διερεύνηση προέκυψε η χρήσιμη πληροφορία των προσομοιωμένων απορροών κάθε υδατορεύματος της λεκάνης απορροής για τα τρία έτη της προσομοίωσης.
description: An integrated research of the water balance of a lake basin, all phases of hydrological cycle is required to estimated and the appropriate combination of them because of the high complexity levels are shown in these systems. The purpose of the study was the hydrological research focusing on the surface runoff of the Mikri Prespa basin, an ecologically significant area which has appealed the interest of many scientists from different disciplines. The research was carried out by using the mathematical model ArcSWAT, which is appropriate for the simulation of hydrological procedures of surface water basically. Initially, the required geographic information data were collected and processed through the ArcGIS software program, which, combined with the meteorological data, compose the necessary input files the model needs. Other primal data used were about the lake’s surface area and volume and the lake’s spillway measured discharge values. Furthermore, the lake’s abstractions of water for irrigation purposes during the cultivating period were estimated. The procedures which simulated by SWAT, in this research, comprise the water movement between the ground and atmosphere through evaporation and transpiration, its movement through the unsaturated and saturated zone of the ground and its movement in the streams and water bodies. Also, data related to human procedures can be incorporated into the model, such as the management and utilization of the water supply, irrigation water and any modifications like stream adjustments and drainage channels constructions. The specific issues needed to be simulated and answered in this research were the lake’s water balance, the discharge of each stream inflows into the lake and the aggregate surface runoff of the basin as well. In order these goals to be achieved, while the model was unable to encompass a water body of a 45.2km2 surface area in their calculations, the subbasins and the hydrographic network are defined manually, thus these data would be in agreement with the basins’ hydromorphology. Afterwards, the lake’s operation analysis was done manually by using the equations and procedures are integrated to the model. With respect to the model’s validation and calibration, some flow rates of streams and drainage channels were measured only where it was feasible to be done. The evaluation of the calculated lake’s volume values was done through some statistical criteria, according to them the simulation is characterized as adequate. Furthermore, from this research, the estimation of every stream’s discharge of the basin came up for the 3-years of the simulation period, which is a useful piece of information.