Συσχέτιση παραμέτρων εννοιολογικών μοντέλων με τα χαρακτηριστικά λεκανών. Διερεύνηση με το μοντέλο ΖΥΓΟΣ

Στόχος της παρούσας εργασίας είναι η διερεύνηση των υδρολογικών και υδρογεωλογικών παραµέτρων του Αδροµερούς Εννοιολογικού Μοντέλου Υδατικού Ισοζυγίου Ζυγός το οποίο ανήκει στην οµάδα ΙΤΙΑ του Εθνικού Μετσόβιου Πολυτεχνείου µε βάση τα χαρακτηριστικά των λεκανών. Αν και το υδρολογικό αυτό µοντέλο, όπως και τα περισσότερα µοντέλα αυτής της κατηγορίας, έχει ήδη ενσωµατωµένο αλγόριθµο για την βελτιστοποίηση των παραµέτρων του τα αποτελέσµατα του δεν ανταποκρίνονται ή δεν είναι πάντα κοντά στις πραγµατικές τους τιµές. Από το µοντέλο εξάγονται χρονοσειρές απορροών µε βάση δεδοµένα βροχόπτωσης, εξατµοδιαπνοής ή αντλήσεων (Βοιωτικός Κηφισσός) και τα αποτελέσµατα του συγκρίνονται µε µετρηµένες τιµές απορροών για καθεµία λεκάνη ξεχωριστά. Οι παράµετροι του ρυθµίστηκαν κατόπιν πολλών δοκιµών και έγινε προσπάθεια να ερµηνευτούν µε βάση πρώτα τα υδρογεωλογικά χαρακτηριστικά των λεκανών και συγκεκριµένα µε το είδος και το ποσοστό συµµετοχής των υδρογεωλογικών σχηµατισµών στη λεκάνη. Ως κριτήριο αξιολόγησης του µοντέλου επιλέχθηκε ο Συντελεστής Nash ο οποίος στην πλειονότητα των λεκανών προσδιορίστηκε µε υψηλές έως πολύ υψηλές τιµές λαµβάνοντας την βέλτιστη τιµή του στην λεκάνη των Κρεµαστών και ακολούθως στις λεκάνες Άρτας, Τσιµόβου, Πόρου Ρηγανίου και Κοµποτάδων. Στη συνέχεια έγινε µία προσπάθεια και µε τα υπόλοιπα άλλα στοιχεία σχετικά µε την µορφολογία, τις χρήσεις γης και το διαχειριστικό καθεστώς των επιλεχθέντων υδρολογικών λεκανών να δοθεί µια φυσική ερµηνεία των παραµέτρων και να καθοριστεί ένα περιορισµένο εύρος διακύµανσης των τιµών αυτών µε βάση τα ελληνικά δεδοµένα. Για κάθε λεκάνη περιγράφεται η θέση της, παρατίθενται τα βασικά υδρολογικά και υδρογεωλογικά στοιχεία της και κατόπιν εφαρµογής του µοντέλου περιγράφεται διεξοδικά η ευαισθησία του συντελεστή Nash σε καθεµία από τις εννέα παραµέτρους ρύθµισης του και δίνεται µία ερµηνεία των αποτελεσµάτων του. Στο τέλος της εργασίας παρατίθενται συγκεντρωτικοί πίνακες µε τις βέλτιστες τιµές των παραµέτρων και για τις δέκα λεκάνες και εξάγονται τα βασικότερα συµπεράσµατα σχετικά µε τις λεκάνες µελέτης και µε τη λειτουργία του µοντέλου. Η µεταπτυχιακή αυτή εργασία είναι µια προσπάθεια που γίνεται στο χώρο της µοντελοποίησης των υδρολογικών διαδικασιών µε στόχο να δώσει κάποια ερµηνεία της µεταβολής και της συµπεριφοράς των παραµέτρων µε βάση τα χαρακτηριστικά των λεκανών. Γίνεται προσπάθεια να καθοριστούν οι πιο εύλογες τιµές των παραµέτρων αλλά και να δοθούν κάποιες κατευθύνσεις προκειµένου ο χρήστης να είναι υποψιασµένος και να έχει κάποιες ενδείξεις για τον πιο σωστό και αντικειµενικό προσδιορισµό τους. Για την επίτευξη αυτού του σκοπού: 1. γίνεται βιβλιογραφική επισκόπηση των υδρολογικών µοντέλων και των διεργασιών που προσοµοιώνουν. ∆ίνεται ιδιαίτερη έµφαση στις παραµέτρους τους, στην σπουδαιότητα και το ρόλο τους στην προσοµοίωση των υδρολογικών διεργασιών και οι λόγοι δυσκολίας και αβεβαιότητας που υπάρχουν στον προσδιορισµό τους. 2. Επιλέχθηκε η εφαρµογή του µοντέλου σε 10 διαφορετικές υδρολογικές λεκάνες από άποψη γεωγραφικής θέσης, µορφολογίας, υδρολογίας και γεωλογίας ούτως ώστε να δειχθεί η ευαισθησία των παραµέτρων του µοντέλου στα ιδιαίτερα χαρακτηριστικά τους. Οι υδρολογικές λεκάνες οι οποίες επιλέχθηκαν είναι οι εξής: 1. Αχελώος: λεκάνη ανάντη υδροµετρικού σταθµού Κρεµαστών 2. Άραχθος: λεκάνη ανάντη υδροµετρικών σταθµών Τσίµοβου και Άρτας 3. Σπερχειός: λεκάνη ανάντη υδροµετρικού σταθµού Κοµποτάδων 4. Εύηνος: λεκάνη ανάντη υδροµετρικού σταθµού Πόρου Ρηγανίου 5. Μόρνος: λεκάνη ανάντη ταµιευτήρα φράγµατος Μόρνου 6. Βοιωτικός Κηφισός: λεκάνη ανάντη σήραγγας Καρδίτσας 7. Χείµαρρος Αποσελέµη: λεκάνη ανάντη υδροµετρικού σταθµού Ποταµιών 8. Πηνειός: λεκάνη ανάντη υδροµετρικού σταθµού Αλή Εφέντη και Σκοπιάς. 3. Για την ολοκληρωµένη ανάλυση και παρουσίαση των λεκανών κρίθηκε αναγκαία η επεξεργασία τους µε τα Συστήµατα Γεωγραφικών Πληροφοριών (ΣΓΠ). Υπολογίστηκαν µέσω κωδικών VBA τα βασικά χαρακτηριστικά των λεκανών µε κυριότερα αυτά της έκτασης, περιµέτρου, του µήκους των κύριων υδατορευµάτων και τα ποσοστά των γεωλογικών σχηµατισµών που τις δοµούν. 4. Έγινε χειροκίνητη προσαρµογή του µοντέλου και περιγράφηκε όσο το δυνατόν αναλυτικότερα η συµπεριφορά του Συντελεστή Nash στις µεταβολές των παραµέτρων. Για τις τιµές των παραµέτρων που βελτιστοποιούν τον συντελεστή δόθηκε µία φυσική ερµηνεία µε βάση τα χαρακτηριστικά λεκανών. 5. Προτείνεται ένα εύρος τιµών των παραµέτρων και γίνεται σύγκριση µε την αυτόµατη βαθµονόµηση του µοντέλου προκειµένου να γίνει µία αξιολόγηση των αποτελεσµάτων και των δύο διαδικασιών βαθµονόµησης καθώς και να δοθούν κατευθύνσεις για την καλύτερη εφαρµογή και λειτουργία του µοντέλου.