Εφαρμογή της προσομοίωσης Monte Carlo για την παραγωγή πλημμυρικών υδρογραφημάτων σε μεσογειακές λεκάνες

Σκοπός της παρούσας εργασίας είναι η διερεύνηση της δυνατότητας παραγωγής πλημμυρικών υδρογραφημάτων και κατ’ επέκταση αντιπλημμυρικού σχεδιασμού σε μεσογειακές λεκάνες με προσομοίωση Monte Carlo. Για το σκοπό αυτό επιλέχθηκαν δύο υδρολογικές λεκάνες στην Κύπρο για τις οποίες υπάρχουν διαθέσιμα στοιχεία βροχής και απορροής. Ελήφθησαν αρχικά 17 πλημμυρικά επεισόδια στη λεκάνη απορροής του ποταμού Περιστερώνα και 20 επεισόδια από τη λεκάνη του Ξερού ποταμού. Έγινε επεξεργασία και ομογενοποίηση των διαθέσιμων στοιχείων, διόρθωση σφαλμάτων και τελική επιλογή 33 συνολικά περιστατικών. Η προσομοίωση των περιστατικών έγινε αρχικά με τη μέθοδο SCS-CN σε συνδυασμό με ένα συνθετικό παραμετρικό μοναδιαίο υδρογράφημα, αλλά διαπιστώθηκε ότι η μέθοδος αποτυγχάνει να προσομοιώσει την παρατηρημένη απορροή. Στη συνέχεια επιλέχθηκαν διάφορα μοντέλα υδραυλικών αναλόγων με δύο συνδεδεμένες δεξαμενές που συνεισφέρουν ταυτόχρονα στην απορροή και από αυτά προκρίθηκε το πιο αποτελεσματικό, το οποίο χρησιμοποιεί δύο αρχικές τιμές και πέντε παραμέτρους. Με αυτό το μοντέλο έγιναν πολλαπλές βελτιστοποιήσεις για κάθε περιστατικό, καθώς διαπιστώθηκε ότι με πολύ διαφορετικά σύνολα παραμέτρων επιτυγχάνεται πολύ ικανοποιητική προσομοίωση. Για κάθε παράμετρο εφαρμόστηκε εν συνεχεία μία θεωρητική κατανομή και ευρέθησαν οι στατιστικές παράμετροι. Έπειτα δημιουργήθηκε αλγόριθμος στο Matlab για να γίνει η προσομοίωση Monte Carlo. Αρχικά, επιλέχθηκε να λαμβάνονται με τυχαίο τρόπο τιμές από τις κατανομές που καταρτίστηκαν για τις παραμέτρους και τις αρχικές συνθήκες και το 50% ποσοστημόριο που προέκυψε ήταν σε γενικές γραμμές κοντά στο παρατηρημένο υδρογράφημα, ενώ στη συνέχεια έγινε προσομοίωση Monte Carlo με σταθερές αρχικές συνθήκες και τυχαίες παραμέτρους. Έπειτα, έγινε προσομοίωση Monte Carlo για τα περιστατικά της κάθε λεκάνης με δεδομένα από την άλλη λεκάνη με σκοπό τη διερεύνηση της δυνατότητας επέκτασης της εφαρμογής της μεθόδου σε λεκάνες χωρίς μετρήσεις με χρήση στοιχείων από γειτονικές λεκάνες. Τέλος, η προσομοίωση Monte Carlo εφαρμόστηκε και για συνθετικές βροχοπτώσεις. Οι πλημμυρικές αιχμές και οι όγκοι που προέκυψαν συγκρίθηκαν με τα αντίστοιχα αποτελέσματα της ορθολογικής μεθόδου και της μεθόδου SCS και προέκυψαν πιο αξιόπιστοι.