Ολοκληρωμένο πλαίσιο μοντελοποίησης υδρολογίας, ποιότητας νερών και στερεοπαροχής σε λεκάνες απορροής ποταμών διαλείπουσας ροής

Η περιοχή μελέτης της παρούσας διατριβής είναι η ευρύτερη περιοχή της λεκάνης απορροής του ποταμού Ευρώτα, ο οποίος ανήκει στο γεωγραφικό διαμέρισμα της Πελοποννήσου. Η λεκάνη απορροής του ποταμού Ευρώτα αποτελεί ένα σύνθετο υδρολογικό και υδρογεωλογικό σύστημα αποτελούμενο κυρίως από ποταμούς διαλείπουσας ροής σε καρστικούς σχηματισμούς και πηγές που είναι συνήθως η κύρια πηγή τροφοδοσίας της λεκάνης. Τα επιφανειακά νερά που διαρρέουν τα υδατορέματα του ποταμού παρουσιάζουν έντονη εποχικότητα ενώ ταυτόχρονα υπάρχει μια έντονη ζήτηση του νερού την ίδια περίοδο η οποία οφείλεται κυρίως από τη γεωργία και τον τουρισμό με τη μέγιστη κατανάλωση της να γίνεται κατά τους θερινούς μήνες. Επί πρόσθετα οι πλημμύρες, η ρύπανση και η παραγόμενη διάβρωση αποτελούν επίσης σημαντικές πιέσεις στο σύστημα του ποταμού. Οι ανθρώπινες δραστηριότητες και κυρίως η γεωργία, τα αντιπλημμυρικά έργα και η οικοδομική δραστηριότητα έχουν επιφέρει σημαντικές μορφολογικές τροποποιήσεις στον Ευρώτα και τους παραποτάμους του. Σοβαρές επιπτώσεις της διάβρωσης στον Ευρώτα εμφανίζονται στα κατώτερα αλλουβιακά πεδία (πεδινές περιοχές) όπου η απορροή μεταφέρει μεγάλες ποσότητες ιζημάτων από τις ορεινές περιοχές μειώνοντας την ικανότητα μεταφοράς νερού των ποταμών. Έτσι, η απορροή αυξάνει την εμφάνιση και το μέγεθος των πλημμυρών στα αλλουβιακά πεδία, αφήνοντας μεγάλες περιοχές υπό την απειλή του κινδύνου πλημμυρών. Εκτός από την ανάλυση των επιφανειακών υδάτων ιδιαίτερα σημαντική είναι και η κατανόηση της αλληλεπίδρασης των επιφανειακών και υπογείων υδάτων στην περιοχή. Ο μεγάλος αριθμός γεωτρήσεων (δημόσιων ή ιδιωτικών) και υδροληψιών μέσα από την κοίτη έχουν ως αποτέλεσμα την μείωση της στάθμης των υδάτων κατά τη διάρκεια ξηρών περιόδων και η υπερεκμετάλλευση των πόρων απειλεί σημαντικά τα φυσικά ενδιαιτήματα της περιοχής και επηρεάζει αρνητικά την υδρόβια πανίδα και χλωρίδα. Η αποτελεσματική διαχείριση των εδαφικών και υδατικών πόρων προϋποθέτει την κατανόηση των βασικών οικολογικών και υδρολογικών διεργασιών που διέπουν μια περιοχή. Το πολύπλοκο αυτό υδρογεωλογικό περιβάλλον στον Ευρώτα κάνει δύσκολη διαδικασία τη λήψη αποφάσεων. Η γνώση του υδρολογικού ισοζυγίου και της αλληλεπίδρασης μεταξύ των επιφανειακών και υπόγειων υδατικών αποθεμάτων της λεκάνης απορροής, αποτελεί πρωταρχικής σημασίας παράμετρο η οποία θα είναι σε θέση να οδηγήσει στην ορθολογικότερη αξιοποίηση του υδατικού δυναμικού της και την αντιμετώπιση των υφιστάμενων και μελλοντικών κλιματικών πιέσεων.Η μελέτη του συστήματος του Ευρώτα απαιτεί μια σύνθετη και σύγχρονη διεπιστημονική μεθοδολογική προσέγγιση, και ως εκ τούτου η εύρεση των κατάλληλων εργαλείων και μοντέλων που να μπορούν να προσομοιώσουν αποτελεσματικά ένα τέτοιο οικοσύστημα είναι αναγκαία. Βασική καινοτομία θεωρείται η μεθοδολογία στο σύνολό της που παρουσιάζει ένα ολοκληρωμένο πλαίσιο προσομοίωσης των φυσικών διεργασιών και αντιμετώπιση των δυσκολιών παραμετροποίησης και βαθμονόμησης μιας σύνθετης υδρολογικής και υδρογεωλογικής λεκάνης στη Μεσόγειο λαμβάνοντας υπόψη τις ιδιαιτερότητες της περιοχής και εστιάζοντας στη συλλογή δεδομένων σε διάφορες κλίμακες για την ελαχιστοποίηση της αβεβαιότητας που προκύπτει από υφιστάμενους περιορισμούς. Στόχος της παρούσας διατριβής αποτέλεσε η μελέτη της χωρικής και χρονικής κατανομής των επιφανειακών υδάτων και της στερεομεταφοράς καθώς και η κατανόηση της αλληλεπίδρασης μεταξύ των επιφανειακών και υπόγειων νερών της περιοχής μελέτης και η απόκριση τους σε σενάρια κλιματικής αλλαγής. Συγκεκριμένα μέσω του ευρέως διαδεδομένου μοντέλου (SWAT -Soil Water Assessment Tool) μελετήθηκαν οι υδρολογικές διεργασίες που λαμβάνουν χώρα στη λεκάνη απορροής του ποταμού Ευρώτα, τόσο όσον αφορά την μεταφορά ύδατος, όσο και τη μεταφορά ιζημάτων και φορτίων ρύπων. Για την περαιτέρω εξέταση και επαλήθευση της υδρολογικής προσομοίωσης της λεκάνης απορροής του ποταμού Ευρώτα μέσω του μοντέλου SWAT σε ξηρές περιόδους δημιουργήθηκαν χάρτες απορροής προσδιορίζοντας τα τμήματα του ποταμού με επιφανειακή ροή ή όχι, χάρτες οι οποίοι στην συνέχεια συγκρίθηκαν με πραγματικούς χάρτες απορροής ενώ προκειμένου να περιοριστεί περαιτέρω η προσομοίωση των ιζημάτων μελετήθηκαν και αποτυπώθηκαν τοπογραφικά σε ετήσια βάση (συνολικά τρεις έρευνες πεδίου) κατά τη διάρκεια της περιόδου 2009-2011 δύο τμήματα του ποταμού. Τέλος συνδυάζοντας τα αποτελέσματα του μοντέλου SWAT με το μοντέλο υπογείων υδάτων PTC- Princeton Transport Code μελετήθηκε η κατανόηση της αλληλεπίδρασης μεταξύ των επιφανειακών και υπόγειων νερών καθώς και η απόκτηση τους σε τρία σενάρια κλιματικής αλλαγής (KNMI-RACMO2, MPI-M-REMO, SMHI-RCA) έως το 2060.