Sediment transport in the Koiliaris River

Abstract

Στην εργασία αυτή παρουσιάζεται η μελέτη στερεομεταφοράς σε μια σύνθετη μεσογειακή υδρολογική λεκάνη (τη λεκάνη απορροής του ποταμού Κοιλιάρη στην Κρήτη) που αποτελείται από προσωρινούς παραποτάμους και καρστικές πηγές. Η παρακολούθηση της συγκέντρωσης αιωρούμενων στερεών σε τέτοιες λεκάνες απορροής είναι αναγκαία, λόγω του φαινομένου των «επεισοδιακών πλημμυρών», κατά το οποίο μεταφέρονται κατάντη μεγάλες ποσότητες ιζημάτων και ρυπαντών. Μέχρι τώρα, η εκτίμηση των αιωρούμενων στερεών για τον ποταμό του Κοιλιάρη πραγματοποιούταν στο εργαστήριο με διήθηση των δειγμάτων που λαμβάνονταν στο πεδίο με το χέρι. Η τεχνική αυτή παρέχει όμως μόνο προσεγγιστική εκτίμηση για τη στερεομεταφορά στο ποτάμι. Για να ξεπεραστεί αυτό, καθώς και η έλλειψη αντιπροσωπευτικών δεδομένων στερεοπαροχής κατά τη διάρκεια ακραίων γεγονότων ροής (π.χ. πλημμύρες), έχει αναπτυχθεί και παρουσιάζεται εδώ μια αυτοματοποιημένη συσκευή δειγματοληψίας αιωρούμενων στερεών (Παγίδα Ιζημάτων), η οποία πραγματοποιεί δειγματοληψία ανάλογη της ροής, χρησιμοποιώντας μετρήσεις θολερότητας και στάθμης σαν έναυσμα. Η συσκευή υποβάλλεται σε δοκιμές για να διασφαλιστεί ότι μπορεί να παρέχει ακριβείς εκτιμήσεις της στερεοπαροχής, ειδικά κατά τη διάρκεια πλημμυρών. Οι μετρήσεις θολερότητας από το πεδίο συσχετίστηκαν με τις συγκεντρώσεις αιωρούμενων στερεών από τις δειγματοληψίες που γίνονταν χειροκίνητα και αναπτύχθηκε έτσι εμπειρική καμπύλη μεταξύ θολερότητας και συγκέντρωσης αιωρούμενων στερεών. Επιπλέον, διεξήχθη ανάλυση Φθορισμού Ακτίνων Χ (Χ-Ray Fluorescence analysis) για να προσδιοριστεί ο χημικός χαρακτηρας των δειγμάτων, με σκοπό την πλήρη κατανόηση των στερεών, ενώ η κατανομή του μεγέθους των κόκκων προσδιορίστηκε με συσκευή περίθλασης λέιζερ. Το αυτοματοποιημένο σύστημα θα χρησιμοποιηθεί για τη συλλογή δεδομένων με στόχο τη βαθμονόμηση μοντέλου προσομοίωσης της υδρολογίας και της στερεομεταφοράς της λεκάνης του ποταμού Κοιλιάρη. Συγκεκριμένα, ημερήσια δεδομένα παροχής (2005-2014) και μηνιαία δεδομένα συγκέντρωσης αιρωρούμενων στερεών (2011-2014) χρησιμοποιήθηκαν για τη βαθμονόμηση του μοντέλου SWAT (Soil and Water Assessment Tool – Εργαλείο Εκτίμησης Εδαφών και Νερού), σχεδιασμένο για την προσομοίωση της υδρολογίας, της παραγωγής ιζημάτων και της ποιότητας του νερού, επαυξημένου με ένα καρστικό μοντέλο ροής για την προσομοίωση της συμβολής του εκτεταμένου καρστ στην παροχή της πηγής στη λεκάνη. Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι οι τιμές του μοντέλου συμφωνούν με τις παρατηρημένες τόσο για την περίπτωση της παροχής όσο και της συγκέντρωσης αιωρούμενων στερεών.