Διερεύνηση ακραίων παροχών στην Κύπρο: εμπειρικές σχέσεις και περιοχικές προσεγγίσεις για την εκτίμηση των παροχών αιχμής

Το νησί της Κύπρου έχει ένα τυπικό Μεσογειακό ημιάνυδρο κλίμα που χαρακτηρίζεται, μεταξύ άλλων, από σχετικά μικρής διάρκειας αλλά έντονα επεισόδια καταιγίδων που προκαλούν αστραπιαίες πλημμύρες. Οι τρέχουσες πρακτικές σχεδιασμού των έργων αντιπλημμυρικής προστασίας, καθώς και εκτίμησης της πλημμυρικής διακινδύνευσης, βασίζονται σε περιοχικές προσεγγίσεις, οι οποίες απαιτούν ένα πλήθος παραμέτρων που σχετίζονται με τα χαρακτηριστικά της υδρολογικής λεκάνης. Ο κύριος στόχος της εργασίας είναι η αξιολόγηση των εμπειρικών σχέσεων για την εκτίμηση των εν λόγω παραμέτρων των λεκανών, με έμφαση στο συντελεστή απορροής και το χρόνο συγκέντρωσης, οι οποίες είναι τυπικές είσοδοι των περισσότερων από τα προαναφερθέντα εργαλεία, όπως η ορθολογική μέθοδος και η μέθοδοι του μοναδιαίου υδρογραφήματος. Για το σκοπό αυτό, αναλύσαμε ένα μεγάλο πλήθος υδρολογικών και γεωγραφικών δεδομένων, τα οποία παρείχαν το Τμήμα Ανάπτυξης Υδάτων και η Μετεωρολογική Υπηρεσία της Κύπρου. Σε αυτά περιλαμβάνονται μέγιστες ετήσιες παροχές αιχμής σε 130 υδρομετρικούς σταθμούς και τα αντίστοιχα δεδομένα βροχόπτωσης, σχέσεις έντασης-διάρκειας-συχνότητας (όμβριες καμπύλες) για διαφορετικές περιοχές του νησιού, και γεωγραφικά δεδομένα 70 υδρολογικών λεκανών (ψηφιακό μοντέλο υψομέτρων, υδρογραφικό δίκτυο, χρήσεις γης, γεωλογία, περατότητα). Η προκαταρκτική στατιστική ανάλυση των ετήσιων μεγίστων έδειξε ότι οι εμπειρικές κατανομές των πλημμυρικών παροχών είναι πολύ πιο απότομες σε σχέση με αυτές των αντίστοιχων υψών βροχής, το οποίο αποτελεί ένδειξη έντονης μη γραμμικότητας των μηχανισμών βροχής-απορροής. Επιπλέον, βρήκαμε ότι οι υφιστάμενες μέθοδοι εκτίμησης της παροχής αιχμής αποτυγχάνουν στην αναπαραγωγή αυτού του τύπου μη γραμμικότητας, οδηγώντας έτσι σε σοβαρή υποεκτίμηση της πλημμυρικής διακινδύνευσης. Για το χειρισμό αυτής της ασυνέπειας ήταν αναγκαία η αναθεώρηση της εσφαλμένης υπόθεσης ότι τόσο ο συντελεστής απορροής όσο και ο χρόνος συγκέντρωσης είναι σταθερές ιδιότητες της λεκάνης. Στην πραγματικότητα, και οι δύο εξαρτώνται όχι μόνο από τα σταθερά γεωμορφολογικά χαρακτηριστικά της λεκάνης αλλά και από το ίδιο το γεγονός βροχής-απορροής. Ωστόσο, η αναλυτική εκτίμηση των τιμών του είναι αδύνατη, καθώς σχετίζονται με πολύπλοκες υδρολογικές και υδραυλικές διεργασίες. Για το λόγο αυτό, εξετάζουμε την απλουστευτική πλην όμως ρεαλιστική υπόθεση ότι η δύο μεταβλητές είναι συνάρτηση όχι του μεγέθους του επεισοδίου αλλά της περιόδου επαναφοράς του. Χρησιμοποιώντας κατάλληλα υδρολογικά δεδομένα, επιχειρούμε να διατυπώσουμε βελτιωμένες εμπειρικές σχέσεις για την Κύπρο, με προσαρμογή των προσομοιωμένων παροχών αιχμής στις παρατηρημένες τιμές.