Αντίστροφη ανάλυση και εκτίμηση αβεβαιότητας μείζονων πλημμυρικών γεγονότων με ελλιπή δεδομένα: η περίπτωση της Δυτικής Αττικής, Νοέμβριος 2017

C. Ntigkakis, Reverse analysis and uncertainty assessment of major flood events under limited data availability: The case of Western Attica, November 2017, Diploma thesis, 111 pages, Department of Water Resources and Environmental Engineering – National Technical University of Athens, Athens, Οκτώβριος 2018.

[Αντίστροφη ανάλυση και εκτίμηση αβεβαιότητας μείζονων πλημμυρικών γεγονότων με ελλιπή δεδομένα: η περίπτωση της Δυτικής Αττικής, Νοέμβριος 2017]

[doc_id=1907]

[Αγγλικά]

Από τις 14 έως τις 15 Νοεμβρίου 2017, μια καταιγίδα σημαντικής, αλλά άγνωστης, τοπικής έντασης, προκάλεσε μια αστραπιαία πλημμύρα στη Δυτική Αττική. Η πλημμύρα αυτή ευθύνεται για σημαντικές οικονομικές απώλειες, με επίκεντρο κυρίως την πόλη της Μάνδρας, καθώς και για 24 νεκρούς. Αμέσως μετά το περιστατικό, προέκυψε μια συζήτηση σχετικά με το εάν τα καταστροφικά αποτελέσματα οφείλονταν στον ακραίο χαρακτήρα της καταιγίδας ή λόγω των ανεπαρκών αντιπλημμυρικών έργων. Σε αυτή την έρευνα, αναλύσαμε όλες τις διαθέσιμες πηγές πληροφοριών σε μια προσπάθεια να αναπαραγάγουμε το πραγματικό γεγονός της καταιγίδας και να παρέχουμε εκτιμήσεις σχετικά με το μέγεθος, τη χρονική εξέλιξη και την περίοδο επαναφοράς. Η κύρια πηγή δεδομένων ήταν η παρατηρημένη σημειακή βροχόπτωση σε τρεις μετεωρολογικούς σταθμούς στην ευρύτερη περιοχή γύρω από την πόλη της Μάνδρας. Ωστόσο, θα μπορούσε κανείς εύκολα να συμπεράνει ότι αυτά τα τοπικά φαινόμενα βροχοπτώσεων δεν ήταν αρκετά σημαντικά για να προκαλέσουν τόσο σοβαρές πλημμύρες. Αυτή η συνειδητοποίηση υποστηρίχθηκε περαιτέρω από τις ενδεικτικές εκτιμήσεις βροχοπτώσεων που παρέχονται από ένα μετεωρολογικό ραντάρ τύπου X-band, το οποίο κατέγραψε ένα ασυνήθιστο μοτίβο καταιγίδας πολύ υψηλής έντασης σε πολύ περιορισμένη περιοχή, που επηρέασε έντονα μια σχετικά μικρή χωρική έκταση ανάντη της Μάνδρας. Ωστόσο, ούτε οι σημειακές παρατηρήσεις ούτε τα εξαιρετικά αβέβαια δεδομένα του ραντάρ ήταν επαρκή για την παροχή ποσοτικών εκτιμήσεων σχετικά με αυτή την ακραία βροχόπτωση. Οι πιο πολύτιμες πληροφορίες βρέθηκαν στη γειτονική λεκάνη απορροής του Σαρανταποτάμου, η οποία είναι εξοπλισμένη με αυτόματο καταγραφέα στάθμης, που ελέγχει μια αποστραγγιστική έκταση 144.6 km2 (υδρομετρικός σταθμός στη Γύρα Στεφάνης). Οι διαθέσιμες πηγές δεδομένων ήταν: (α) σημειακά δεδομένα βροχοπτώσεων στον απομακρυσμένο (ανάντη) μετεωρολογικό σταθμό στα Βίλια, (β) δεδομένα στάθμης ανά 15 λεπτά, που επέτρεψαν την αναπαραγωγή μέρους του ανοδικού κλάδου του πλημμυρογραφήματος στη Γύρα Στεφάνης, λίγο πριν η πλημμύρα καταστρέψει το μετρητικό εξοπλισμό, και (γ) οπτικοακουστικό υλικό στην περιοχή του σταθμού, που παρείχε πολύτιμες πληροφορίες για τη χρονική εξέλιξη της πλημμύρας. Οι προαναφερθείσες πληροφορίες, ποσοτικές και ποιοτικές, χρησιμοποιήθηκαν σε μια προσπάθεια εκτίμησης της βροχόπτωσης στη λεκάνη του Σαρανταποτάμου μέσω μιας προσέγγισης αντίστροφης μοντελοποίησης του μετασχηματισμού βροχής-απορροής. Στο πλαίσιο αυτό, δοκιμάσαμε πολλές φειδωλές εκδόσεις αδιαμέριστων σχημάτων που βασίζονται σε μοντέλα γεγονότος και βαθμονομήσαμε τα στοιχεία εισόδου τους σε σχέση με τις παρατηρημένες παροχές στη Γύρα Στεφάνης. Ως δεδομένα εισόδου θεωρήσαμε την επιφανειακή βροχόπτωση στη λεκάνη του Σαρανταπόταμου, ενσωματώνοντας το παρατηρημένο υετογράφημα στα Βίλια και ένα άγνωστο υετογράφημα σε έναν υποθετικό σταθμό. Τα προτεινόμενα σχήματα μοντελοποίησης χρησιμοποίησαν τη μέθοδο SCS-CN για την εκτίμηση της ενεργού βροχόπτωσης και δύο εναλλακτικές προσεγγίσεις, ήτοι μια μέθοδο υστέρησης-διόδευσης (lag-and-route) και ένα παραμετρικό συνθετικό μοναδιαίο υδρογράφημα, για τη διόδευση της απορροής στην έξοδο της λεκάνης. Όλες οι εκδοχές των μοντέλων περιείχαν μία ελεύθερη παράμετρο, ήτοι το ποσοστό αρχικών ελλειμμάτων, και μια άγνωστη αρχική συνθήκη, εκφραζόμενη ως αδιάστατος συντελεστής που περιγράφει τις προηγούμενες συνθήκες υγρασίας της μεθόδου SCS-CN, σε συνεχή χρόνο. Αρχικά, πραγματοποιήσαμε έρευνες βάσει σεναρίων, οι οποίες αποκάλυψαν τη μεγάλη αβεβαιότητα που προκαλείται από την έλλειψη πληροφοριών και την ευαισθησία των αποτελεσμάτων έναντι της αυθαίρετης εκχώρησης υποθετικών τιμών στις δύο παραμέτρους του μοντέλου. Προκειμένου να εκτιμηθεί καλύτερα αυτή η αβεβαιότητα, εφαρμόσαμε στη συνέχεια προσομοιώσεις Monte Carlo δημιουργώντας 1000 τυχαία σύνολα παραμέτρων του μοντέλου από κατάλληλες κατανομές, και στη συνέχεια λύναμε το πρόβλημα βαθμονόμησης. Στο πλαίσιο της επιλογής των κατανομών, για τη δειγματοληψία των παραμέτρων, καθώς και των βαθμονομήσεων, αξιοποιήσαμε όλες τις διαθέσιμες πληροφορίες σχετικά με το υδρολογικό καθεστώς της λεκάνης, τις εδαφικές συνθήκες τις ημέρες πριν από το συμβάν και τη χρονική εξέλιξη της πλημμύρας μετά την καταστροφή του σταθμηγράφου. Με βάση τα αποτελέσματα των προσομοιώσεων Monte Carlo, δώσαμε πιθανοτικές εκτιμήσεις των μεγεθών ενδιαφέροντος, δηλαδή της συνολικής βροχόπτωσης στην περιοχή μελέτης, της χρονικής της εξέλιξης και της παροχής αιχμής του Σαρανταπόταμου στη Γύρα Στεφάνης. Υλοποιήσαμε επίσης αξιολογήσεις του πλημμυρικού κινδύνου, εκτιμώντας τις μέγιστες εντάσεις και τις σχετικές περιόδους επαναφοράς του γεγονότος καταιγίδας σε διάφορες χρονικές κλίμακες. Στη συνέχεια, αυτά τα αποτελέσματα συγκρίθηκαν με πρόσθετες πηγές πληροφοριών, σε μια προσπάθεια να επαληθευτεί η αληθοφάνεια της προαναφερθείσας ανάλυσης.

PDF Πλήρες κείμενο: