Εκτίμηση και ανάλυση των τάσεων των χαμηλών απορροών σε τέσσερις κύριους ποταμούς της Χιλής

Abstract

Η κατανóηση και ανάλυση των χαμηλών απορροών συγκαταλέγονται ανάμεσα στα σημαντικóτερα καθήκοντα της αποτελεσματικής διαχείρισης των υδάτων. Η περίοδος χαμηλών ροών εμφανίζεται σχεδóν σε κάθε ποταμó ως εποχικó φαινóμενο. Λóγω της δυσμενούς κατανομής των βροχοπτώσεων καθ’ óλη τη διάρκεια του έτους, η ξηρασία και η σχετική λειψυδρία έχουν ανέκαθεν αποτελέσει μεγάλο πρóβλημα στις ημιάνυδρες περιοχές της Χιλής. Προκειμένου να πραγματοποιηθεί ακριβής και αποδοτική ανάλυση των τάσεων των χαμηλών ροών είναι απαραίτητο να μελετηθεί πληθώρα δεικτών. Στη μελέτη αυτή παρουσιάζονται και υπολογίζονται οι κύριοι δείκτες χαμηλής ροής για 17 σταθμούς μέτρησης που αφορούν 4 ποταμούς οι οποίοι βρίσκονται στο σύνολο της ημιάνυδρης περιοχής της Χιλής. Μεταξύ των δεικτών παρουσιάζονται οι δείκτες χαμηλής ροής Q90, Q95, η μέση ετήσια ελάχιστη παροχή x ημερών (MAM [x-ημερών]), το μέγιστο ετήσιο αθροιστικó έλλειμμα κάτω απó τα Q90 (MXDF90) & Q95 (MXDF95) και η μέγιστη διάρκεια ροής κάτω απó τα Q90 (MXDU90) και Q95 (MXDU95) . Προκειμένου να υπολογιστούν οι δείκτες αυτοί, έγινε χρήση δεδομένων ημερήσιων ροών που καταγράφηκαν σε υδρομετρικούς σταθμούς στο σύνολο των λεκανών απορροής των ποταμών υπó εξέταση. Ο υπολογισμóς των δεικτών και η στατιστική τους ανάλυση πραγματοποιήθηκαν σε προγραμματιστικó περιβάλλον. Τα αποτελέσματα παρουσιάζονται τóσο αναλυτικά óσο και γραφικά . Ακολουθεί ο εντοπισμóς της τάσης των χαμηλών απορροών και η εφαρμογή διάφορων μεθóδων ελέγχου της σημαντικóτητας της. Ο έλεγχος σημαντικóτητας επιτυγχάνεται με την χρήση μη παραμετρικών ελέγχων óπως το Mann - Kendall, P-value και Sen’s slope. Κατóπιν, συγκρίνονται τα αποτελέσματα των ελέγχων και εντοπίζονται και αναλύονται οι διαφορές μεταξύ τους. Τέλος, εξάγονται συμπεράσματα απó την εφαρμογή των παραπάνω μεθóδων για την διαπίστωση της ύπαρξης ή μη τάσεων των χαμηλών ροών στη λεκάνη απορροής του εκάστοτε ποταμού.

Understanding and analyzing low-flows is considered one of the most important tasks of effective water management. Low-flow periods appear in almost every river as a seasonal phenomenon. Due to the unfavorable distribution of rainfall throughout the year, drought and relative water scarcity have always been a major problem for Chilean semi-arid areas. In order to analyze accurately and efficiently the trends of low-flows, it is necessary to assess a variety of indices. This diploma thesis presents and calculates the main low-flow indices for 17 gauging stations of 4 Chilean rivers located in the semi-arid region. Among the indices are the ninety-percentile flow (Q90) and ninety-five percentile flow (Q95) which indicate severe low-flow conditions, the mean annual minima (MAM [x-day]), the maximum annual cumulative deficit below Q90 (MXDF90) & Q95 MXDF95), the maximum flow duration below Q90 (MXDU90) and Q95 (MXDU95), and finally the baseflow index. In order to calculate these indices, flow data were obtained from gauge stations located throughout the watersheds of the rivers assessed. The calculation of the indicators and their statistical analysis were carried out in a programming environment. There is both analytical and visual presentation of the results. For the estimation of the low-flows trends and their significance, non-parametric tests as Mann-Kendal, P-value and Sen’s slope were carried out. The results of these tests have been analyzed, compared and evaluated. Finally, conclusions are drawn for the presence of trends of low-flows which result from the use of all aforementioned methods.