Ο ρόλος της γεωμετρίας των ταμιευτήρων: Θεωρητική ανάλυση και εξαγωγή γενικευμένων σχέσεων στάθμης – επιφάνειας – αποθέματος

Σε έναν ταμιευτήρα, οι σχέσεις στάθμης – επιφάνειας – αποθηκευτικότητας είναι αναγκαίες τόσο για τον σχεδιασμό όσο και κατά τη λειτουργία τους, έτσι ώστε να εξασφαλίζεται ο σημαντικός τους ρόλος στη διαχείριση των υδατικών πόρων, όπως η αντιπλημμυρική προστασία, η παραγωγή υδροηλεκτρικής ενέργειας, η ύδρευση και η άρδευση. Στο παρελθόν, έχουν γίνει πολλές προσπάθειες προσδιορισμού της στάθμης συναρτήσει της επιφάνειας και της χωρητικότητας του ταμιευτήρα. Γενικά, για τον προσδιορισμό αυτών των μεγεθών χρησιμοποιούνται σχέσεις δύναμης, που αντικατοπτρίζουν με αρκετή ακρίβεια τη μεταξύ τους συσχέτιση, χρησιμοποιώντας δύο συντελεστές (κλίμακας και σχήματος) για κάθε ζευγάρι δεδομένων (στάθμη – αποθηκευτικότητα, στάθμη – επιφάνεια). Σκοπός της παρούσας εργασίας είναι να εξαχθούν γενικευμένες εξισώσεις στάθμης – επιφάνειας – αποθηκευτικότητας, στις οποίες ο συντελεστής σχήματος είναι σταθερός, ανάλογα με το τυπικό σχήμα του ταμιευτήρα. Ειδικότερα, δίνεται έμφαση στη σχέση στάθμης – αποθέματος, με σκοπό τη διερεύνηση των συντελεστών της εξίσωσης δύναμης ως συνάρτηση των γεωμετρικών χαρακτηριστικών του. Αρχικά, πραγματοποιήθηκε, σε θεωρητικό επίπεδο, επεξεργασία των δεδομένων στάθμης – επιφάνειας – χωρητικότητας 6 824 φραγμάτων παγκοσμίως, που περιλαμβάνονται στη βάση δεδομένων ReGeom (Global Reservoir Geometry Database). Στην επεξεργασία αυτή οι ταμιευτήρες διαχωρίζονται, σε τρία διαφορετικά σχήματα και εξάγονται οι γενικευμένες εξισώσεις. Στη συνέχεια δημιουργήθηκαν 38 νέοι εν δυνάμει ταμιευτήρες, με τη χρήση των λογισμικών Google Earth και ArcGIS, και έπειτα από επεξεργασία διαπιστώθηκε πως οι συντελεστές της σχέσης δύναμης στάθμης – αποθέματος, εξαρτώνται από το ανάγλυφο της περιοχής, δηλαδή από την κλίση των πρανών, την κλίση και το πλάτος του πυθμένα και το μέσο πλάτος του ταμιευτήρα. Με την ίδια λογική, έχοντας δεδομένα από 16 Ελληνικούς ταμιευτήρες, διαπιστώθηκε πως η αποθηκευτικότητα του ταμιευτήρα σε σχέση με την στάθμη του εξαρτάται από την κλίση των πρανών περιμετρικά της λεκάνης κατάκλυσης και από την κλίση του πυθμένα, που μπορεί εύκολα να υπολογιστεί. Για την αξιολόγηση των αποτελεσμάτων, χρησιμοποιήθηκαν δύο στατιστικά μέτρα απόδοσης, η αποτελεσματικότητα (συντελεστής Nash-Sutcliffe, NSE και το μέσο τετραγωνικό σφάλμα, RMSE). Τέλος, για την επικύρωση των προηγούμενων αποτελεσμάτων, οι εξαγώμενες σχέσεις των προηγούμενων κεφαλαίων εξετάστηκαν σε 7 νέους υφιστάμενους ταμιευτήρες, οι οποίοι προσομοιώθηκαν πριν και μετά την πλήρωσή τους για την ασφαλή αξιολόγησή τους.