Εκτίμηση του κινδύνου πρόσχωσης των ταμιευτήρων νερού με τη χρήση των G.I.S. και της τηλεπισκόπησης: εφαρμογή:τεχνητή λίμνη Πολυφύτου Ν. Κοζάνης

Abstract

Basic element of the streams is that along with water, they carry sediments. Direct consequences of this process are the erosion and degradation of mountainous areas which possibly could lead to destruction of the lowland areas and gradual aggradation of reservoirs reducing their lifetime. The purpose of this research was the assessment of the erosion and aggradation in mountainous watersheds of streams that debouching into the artificial lake Polifito in the Prefecture of Kozani, North Greece by implementing modern tools to determine whether the reservoir is threatened by aggradation. The catchment basin of Polifitos’ reservoir covers an area of 847,76km2 which was divided into 31 smaller watersheds. In average, they extended in 120,22km2, while the smallest only in 1,59km2. There was a differentiation between the northern and the southern part of the catchment mainly because of the very rugged terrain of the southern part. The watersheds in the north (No. 1-13) were wider at lower altitudes and with less water flow comparing to the south’s watersheds (No. 14-31). The erosion - degradation model which was selected for the purposes of this research was the Gavrilovic Erosion Potential Method. The factors of this model were estimated in the Polifitos’ catchment level and all the processes have taken place in GIS, supported by remote sensing processes. In details, five factors were estimated for calculating the model: the total annual precipitation and mean annual air temperature (Kriging methods), the land covers (Landasat7), the geological background (analog geological maps) and the slopes of the surface (DEM). The model showed that the annual volume of sediments reaching the reservoir is 243.986,52 m3, while a great amount (58,9%) of initial producing sediments are held inside the watersheds. The northern watersheds seem to hold up 71% of the produced sediment, while the southern watersheds restrain the 49% of the initial sediments, mainly because of the large area occupied by forest in the south part and the smoother relief of the northern watersheds. The results of the soil erosion- degradation model were compared with similar surveys. It resulted that the implementation of new technologies to the initial assessments of the model’s factors reduces the overestimation errors. Additionally, the errors were also reduced by the determination of the sediments which lied inside the mountainous watersheds and not inside the artificial lake. The risk of Polyfitos reservoir’s aggradation is visible, but not immediate.

Βασικό χαρακτηριστικό των χειμάρρων είναι η διακίνηση διαμέσου αυτών φερτών υλικών. Άμεσες συνέπειες αυτής είναι η διάβρωση και η υποβάθμιση των ορεινών περιοχών που οδηγεί στην πιθανή καταστροφή των πεδινών και την προοδευτική πρόσχωση των τεχνητών λιμνών (ταμιευτήρων). Σκοπός της παρούσας έρευνας ήταν η εκτίμηση των διαβρώσεων στις ορεινές λεκάνες απορροής των ρευμάτων που εκβάλλουν στην τεχνητή λίμνη Πολυφύτου με σύγχρονα μέσα και εργαλεία, προκειμένου να διαπιστωθεί κατά πόσο η τεχνητή λίμνη απειλείται με πρόσχωση. Η ευρύτερη λεκάνη απορροής της τεχνητής λίμνης του Πολυφύτου έχει συνολικό εμβαδό 847,76 km2, διαιρέθηκε σε 31 λεκάνες απορροής. Υπήρχε έντονη διαφοροποίηση μεταξύ του βόρειου και του νότιου τμήματος που αποδόθηκε στο ιδιαίτερα τραχύ ανάγλυφο του νότου: Οι λεκάνες απορροής στο βόρειο τμήμα (1-13) κάλυπταν μεγαλύτερη επιφάνεια σε χαμηλότερα υψόμετρα με υποδιπλάσιες υδατοπαροχές. Ακριβώς τα αντίθετα παρατηρήθηκαν στις λεκάνες του νότου (14-31). Το μοντέλο πρόβλεψης διάβρωσης και υποβάθμισης της λεκάνης απορροής της Πολυφύτου που εφαρμόστηκε ήταν του Δυναμικού Διάβρωσης του Gavrilovic. Οι επιμέρους διαδικασίες έγιναν στα Γεωγραφικά Συστήματα Πληροφοριών με διεργασίες τηλεπισκόπησης και υπολογίστηκαν: συνολικά ετήσια κατακρημνίσματα και μέση ετήσια θερμοκρασία αέρα (μέθοδοι Kriging), καλύψεις γης (Landasat7), γεωλογικό υπόβαθρο (αναλογικοί χαρτες) και κλίσεις της επιφάνειας του εδάφους (DEM). Το μοντέλο έδειξε ότι ο ετήσιος όγκος των φερτών υλών που καταλήγει στην τεχνητή λίμνη ανέρχεται σε 243.986,52 m3/y, ενώ αποθέτονται και συγκρατούνται εσωτερικά αυτής σημαντικές ποσότητες σε σχέση με τον αρχικό παραγόμενο όγκο. Οι βόρειες λεκάνες απορροής φαίνεται να συγκρατούν 71% των φερτών υλικών που παράγουν, ενώ οι νότιες λεκάνες δεσμεύουν το 49% του αρχικού παραγόμενου όγκου. Τα φαινόμενα αυτά αποδίδονται κατά κύριο λόγο στο ομαλότερο ανάγλυφο των βόρειων λεκανών και στη μεγάλη επιφάνεια που καταλαμβάνεται από δάσος στο νότιο τμήμα. Τα αποτελέσματα του μοντέλου διάβρωσης και υποβάθμισης συγκρίθηκαν με παρόμοιες έρευνες. Προκύπτει ότι οι η εφαρμογή νέων τεχνολογιών στην αρχική εκτίμηση των παραγόντων του μοντέλου περιορίζει τα σφάλματα. Επιπρόσθετα, τα σφάλματα περιορίζονται και από τον προσδιορισμό των φερτών υλών που παραμένουν στις ορεινές λεκάνες απορροής και δεν καταλήγουν στην τεχνητή λίμνη. Ο κίνδυνος πρόσχωσης της τεχνητής λίμνης του Πολυφύτου είναι ορατός, αλλά όχι άμεσος.