Το HYDRONET είναι το πιλοτικό δίκτυο παρακολούθησης ροής σε υδατορρεύματα που ιδρύθηκε και λειτουργεί από το Ινστιτούτο Περιβαλλοντικής Έρευνας και Βιώσιμης Ανάπτυξης του Εθνικού Αστεροσκοπείου Αθηνών (ΝΟΑ) στο πλαίσιο του έργου HYDRONET (2018–2021) Hydro-Telemetric Network of Surface Waters: Όργανα μέτρησης, έξυπνες τεχνολογίες, εγκατάσταση και λειτουργία (Mazi et. al, 2021). To HYDRONET φιλοδοξεί να δημιουργήσει χρονοσειρές δεδομένων υψηλής ποιότητας για τη διαχείριση των υδατικών πόρων και για την εκτίμηση κινδύνου ακραίων υδρολογικών φαινομένων, καθώς και για τον σχεδιασμό χρήσης νερού και υδραυλικών υποδομών. Αυτή τη στιγμή λειτουργούν δεκαέξι σταθμοί (δέκα εμπορικοί και έξι σχεδιασμένοι και κατασκευασμένοι από τo EAA), έξι στην Αττική, και δέκα στην Πελοπόννησο: επτά στην Μεσσηνία, ένας στην Αρκαδία και δύο στην Λακωνία, καθώς και τρία βροχόμετρα για την καταγραφή του υετού στις λεκάνες απορροής όπου δεν υπάρχουν μετεωρολογικά δεδομένα.

Για την επιλογή των λεκανών απορροής δόθηκε προτεραιότητα με βάση τα σχετικά κοινωνικοοικονομικά και περιβαλλοντικά χαρακτηριστικά τους και την χρήση γης (μεταξύ άλλων, η ασφάλεια του πληθυσμού σε περιοχές που πλήττονται από πλημμύρες).

Τα κριτήρια που ελήφθησαν υπόψιν κατά το σχεδιασμό του HYDRONET, για τη διασφάλιση της οικονομικά βιώσιμης, μακροπρόθεσμης λειτουργίας του, περιελάμβαναν τους διαθέσιμους οικονομικούς πόρους, την εγγύτητα των σταθμών στο ΕΑΑ και την ανάπτυξή τους σε γεωγραφικά γειτονικές περιοχές (για αποτελεσματικές εκστρατείες πεδίου και συντήρηση σταθμών).

Για την επιλογή των διατομών εγκατάστασης εφαρμόστηκαν κριτήρια υδραυλικής καταλληλότητας και έγινε προσπάθεια να εξασφαλιστεί, στο μέτρο του δυνατού, η ασφάλεια του εξοπλισμού. Οι μετρήσεις της στάθμης του νερού πραγματοποιούνται κάθε 10 λεπτά και τα δεδομένα αποστέλλονται στον server HYDRONET του EAA για αυτόματη επεξεργασία (έλεγχος ποιότητας) και αποθήκευση και στη συνέχεια προωθούνται στην πλατφόρμα https://openhi.net/.

Τεχνολογικό επίτευγμα: Ανάπτυξη Οικονομικότερου Υδρο-Τηλεμετρικού Σταθμού

 Για τη μείωση των δαπανών για αγορά υδρομετρικού εξοπλισμού, σχεδιάστηκε και κατασκευάστηκε στα πλαίσια του HYDRONET, από την ομάδα του έργου, ένα πρωτότυπο σύστημα υδρο-τηλεμετρίας. Ο πρότυπος αυτός σταθμός συνδυάζει ειδικό λογισμικό και έξυπνες τεχνολογίες ανίχνευσης με τηλεπικοινωνίες, με χαμηλό κόστος, στο 50% περίπου, της τιμής ενός συγκρίσιμου εμπορικού σταθμού. Ο σταθμός HYDRONET είναι εξοπλισμένος με αισθητήρα υπερήχων για την μέτρηση της στάθμης, θερμόμετρο αέρα, κάμερα υπερύθρων (μπορεί επίσης να λάβει είσοδο από βροχόμετρο) και τροφοδοτείται από ηλιακό πάνελ. Τα δεδομένα και οι φωτογραφίες μεταδίδονται στον διακομιστή του ΕΑΑ μέσω διαδικτύου κινητής τηλεφωνίας GPRS. Τα πρόσθετα πλεονεκτήματα του συστήματος είναι η ευελιξία στον προγραμματισμό, το χαμηλό κόστος συντήρησης και η δυνατότητα επέκτασης των δυνατοτήτων του με πρόσθετους αισθητήρες (π.χ. είναι ήδη συμβατό με αισθητήρες ποιότητας νερού και βιντεοκάμερα). Έξι σταθμοί έχουν παραχθεί και έχουν εγκατασταθεί σε ρέματα στην Αττική και στον Ευρώτα Λακωνίας. Η κατάσταση λειτουργίας των σταθμών παρακολουθείται αυτόματα από τον HYDRONET server, δύο φορές την ημέρα.

Επιστημονικές εξελίξεις: Εκτίμηση παροχής σε ανοιχτά κανάλια από μετρήσεις επιφανειακής ταχύτητας

Η παροχή μέσω μιας διατομής ενός υδατορρεύματος εκτιμάται έμμεσα στην πράξη, με την μετατροπή της παρατηρούμενης στάθμης h σε παροχή Q μέσω των καμπυλών στάθμης-παροχής Q(h). Οι καμπύλες στάθμης-παροχής στους σταθμούς παρακολούθησης καθορίζονται, κατ’ αρχήν, με την μέτρηση και την ολοκλήρωση του πεδίου ταχύτητας σε μια διατομή γνωστής βαθυμετρίας για ένα εύρος ροών. Ωστόσο, υπάρχουν πρακτικά ζητήματα. Η κλασσική σημειακή δειγματοληψία του πεδίου ταχύτητας με μυλίσκο είναι κουραστική και συχνά επικίνδυνη (απαγορευτική σε υψηλές ροές). Αναπτύξαμε μια μέθοδο μέγιστης εντροπίας για την εκτίμηση της παροχής από επιφανειακές ταχύτητες. Δοκιμές σε διατομές ρεμάτων, με γνωστή μεταβλητή βαθυμετρία και τραχύτητα, καταδεικνύουν την ικανότητα της μεθόδου να εκτιμά την παροχή αποκλειστικά από παρατηρήσεις επιφανειακής ταχύτητας, με ακρίβεια ± 5% ως προς την παροχή που υπολογίζεται από πυκνές υδρομετρήσεις με μυλίσκο στην κοίτη του ρέμματος (Koussis et al., 2022).

Υδρομετρία

Ο κλασικός τρόπος υπολογισμού της παροχής σε διατομή καναλιού γνωστής βαθυμετρίας γίνεται μέσω της σημειακής δειγματοληψίας του πεδίου ταχύτητας με μυλίσκο. Η επιλογή των σημείων δειγματοληψίας γίνεται, ακολουθώντας το λογαριθμικό προφίλ Prandtl-von Kármán ομοιόμορφης τυρβώδους ροής σε ένα απείρως πλατύ κανάλι: στο 60% του βάθους κάτω από την ελεύθερη επιφάνεια ενός ρηχού (≤ 0,76 m) ρέματος, ή στο 20% και 80%, ή στο 20%, 60% και 80% του βάθους ροής και οι μετρήσεις σταθμίζονται κατάλληλα για να υπολογισθεί η μέση ταχύτητα (World Meteorological Organization 2010). Η ομάδα HYDRO-NET, πραγματοποιεί μελέτες πεδίου και μετρήσεις ταχύτητας της ροής στις θέσεις των σταθμών, προκειμένου να παράγει καμπύλες στάθμης-παροχής.