Διερεύνηση πρακτικών υδρολογικού σχεδιασμού με βάση ιστορικά γεγονότα πλημμυρών σε μια πειραματική λεκάνη της Ελλάδας (Λυκόρεμα, Πεντέλη)

M. Mathioudaki, A. Efstratiadis, and N. Mamassis, Investigation of hydrological design practices based on historical flood events in an experimental basin of Greece (Lykorema, Penteli), Advanced methods for flood estimation in a variable and changing environment, Volos, University of Thessaly, 2012.

[Διερεύνηση πρακτικών υδρολογικού σχεδιασμού με βάση ιστορικά γεγονότα πλημμυρών σε μια πειραματική λεκάνη της Ελλάδας (Λυκόρεμα, Πεντέλη)]

[doc_id=1290]

[Αγγλικά]

Συνήθως, η διαδικασία υδρολογικού σχεδιασμού σε μη εξοπλισμένες λεκάνες περιλαμβάνει τρία υπολογιστικά βήματα: (α) τη διαμόρφωση της καταιγίδας σχεδιασμού, (β) την εκτίμηση της «ενεργού» βροχόπτωσης (άμεση απορροή), και (γ) την παραγωγή του πλημμυρογραφήματος στην έξοδο της λεκάνης. Ειδικότερα, οι πιο διαδεδομένες προσεγγίσεις σε σχέση με τα (β) και (γ) είναι η μέθοδος του αριθμού καμπύλης απορροής (Curve Number) της Soil Conservation Service (SCS-CN) και το μοναδιαίο υδρογράφημα (ΜΥ), αντίστοιχα. Η μέθοδος SCS-CN εξάγει την ενεργό από την ολική βροχόπτωση μέσω ενός στοιχειώδους μοντέλου που χρησιμοποιεί δύο παραμέτρους, ήτοι τον αριθμό καμπύλης απορροής (CN), που καθορίζει τη μέγιστη δυνητική κατακράτηση εδαφικής υγρασίας της λεκάνης, και οι αρχικές απώλειες, που γενικά λαμβάνονται ως το 20% της τελευταίας. Στη συνέχεια, η ενεργός βροχόπτωση μεταφέρεται μέσω του ΜΥ, η οποία είναι μια συνάρτηση γραμμικής απόκρισης που υλοποιεί τον χωροχρονικό μετασχηματισμό της άμεσης απορροής διαμέσου της λεκάνης. Ελλέιψει υδρομετρικών δεδομένων, χρησιμοποιούνται συνθετικά ΜΥ, για τα οποία υπάρχουν διάφορες σχέσεις που προέρχονται από υδρολογικές διερευνήσεις σε πειραματικές λεκάνες σε όλο τον κόσμο. Ωστόσο, η καταλληλότητα τέτοιων περιοχικών προσεγγίσεων είναι αμφισβητούμενη, όταν επιχειρούμε να τις εφαρμόσουμε σε περιοχές με έντονα διαφορετικά υδροκλιματικά και γεωμορφολογικά χαρακτηριστικά. Το πρόβλημα αυτό σαφώς και αφορά στις μικρής κλίμακας και εφήμερης ροής Ελληνικές λεκάνες, οι οποίες επηρεάζονται από σχετικά σύντομες αλλά έντονες καταιγίδες που προκαλούν αστραπιαίες πλημμύρες. Ο σκοπός της παρούσας έρευνας είναι η αξιολόγηση των προαναφερθεισών μεθόδων, με βάση ιστορικά δεδομένα πλημμυρών από την πειραματική λεκάνη Λυκορέματος. Η λεκάνη βρίσκεται στο Όρος Πεντέλη, και καλύπτει μια έκταση 15.2 km2. Είναι εξοπλισμένη με τρεις μετεωρολογικούς και δύο υδρομετρικούς σταθμούς, από τους οποίους επιλέξαμε για ανάλυση 35 επεισόδια βροχής και πλημμύρας. Σε όλα τα επεισόδια πρόεκυψε ότι η χρήση της μεθόδου SCS-CN, με τυπικές τιμές παραμέτρων, σε συνδυασμό με δύο ευρέως γνωστά συνθετικά ΜΥ (Snyder και Βρετανικού Ινστιτούτου Υδρολογίας), παρείχαν μη ρεαλιστικές προβλέψεις. Οι κύριοι λόγοι ήταν η σημαντική υπερεκτίμηση τόσο της τιμής του CN όσο και του ποσοσυού των αρχικών απωλειών, καθώς και η ακατάλληλη απεικόνιση του σχήματος των ΜΥ (ιδιαίτερα του ανοδικού κλάδου). Σε αυτό το πλαίσιο, προσπαθήσαμε να προσαρμόσουμε τη μέθοδο SCS-CN method, με δεδομένο ότι η παράμετρος CN δεν είναι σταθερά αλλά μεταβλητή, που στην πραγματικότητα εξαρτάται από τις αρχικές συνθήκες υγρασίας, ενώ το ποσοστό αρχικών απωλειών είναι μάλλον αμελητέο. Επιπρόσθετα, αναπτύξαμε ένα συνθετικό παραμετρικό ΜΥ, που περιγράφεται από έναν γραμμικό ανοδικό και έναν λογαριθμικό πτωτικό κλάδο. Χρησιμοποιεί ως δεδομένα εισόδου τον χρόνο συγκέντρωσης, όπως εκτιμάται από την εξίσωση Giandotti, και μία ακόμα χρονική παράμετρο, η οποία εκτιμάται μέσω βαθμονόμησης. Υιοθετώντας μια προσέγγιση πολυκριτηριακής βελτιστοποίησης, αναπαραστήσαμε με μεγάλη ακρίβεια όλες τις σημαντικές πτυχές των πλημμυρογραφημάτων, σε όρους όγκου απορροής, καθώς και μεγέθους και χρονικής θέσης της αιχμής. Αν και η εφαρμογή του προτεινόμενου πλαισίου στη συγκεκριμένη λεκάνη ήταν αρκετά ικανοποιητική, υπάρχει ακόμα πολλή δουλειά να γίνει προκειμένου να καθιερωθούν συνεπείς πρακτικές σχεδιασμού και προδιαγραφές γενικής χρήσης. Ένα εξαιρετικά σημαντικό βήμα είναι η ανάπτυξη πιλοτικών λεκανών και η συλλογή αξιόπιστων πλημμυρικών δεδομένων, που θα επιτρέψουν την παραγωγή μοντέλων και σχέσεων πολύ μεγαλύτερης ακρίβειας.

PDF Πλήρες κείμενο (1750 KB)

Εργασίες μας που αναφέρονται σ' αυτή την εργασία:

1. Μ. Μαθιουδάκη, Διερεύνηση παραμέτρων υδρολογικού σχεδιασμού με χρήση συνθετικών μοναδιαίων υδρογραφημάτων, μέσω ανάλυσης χαρακτηριστικών πλημμυρικών επεισοδίων στην πειραματική λεκάνη Λυκορέματος Πεντέλης, Μεταπτυχιακή εργασία, Τομέας Υδατικών Πόρων και Περιβάλλοντος – Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο, Μάρτιος 2012.

Κατηγορίες: Πλημμύρες