Πλαίσιο στοχαστικής προσομοίωσης σε ψευδο-συνεχή χρόνο για την εκτίμηση πλημμυρικών παροχών

Y. Moustakis, Pseudo-continuous stochastic simulation framework for flood flows estimation, Diploma thesis, 215 pages, Department of Water Resources and Environmental Engineering – National Technical University of Athens, Ιούλιος 2017.

[Πλαίσιο στοχαστικής προσομοίωσης σε ψευδο-συνεχή χρόνο για την εκτίμηση πλημμυρικών παροχών]

[doc_id=1725]

[Αγγλικά]

Τυπικά, η μοντελοποίηση πλημμυρών, στα πλαίσια των καθημερινών πρακτικών των μηχανικών, βασίζεται στη χρήση ντετερμινιστικών εργαλείων γεγονότος, όπως η γνωστή μέθοδος της SCS-CN. Ένα μεγάλο μειονέκτημα των πρακτικών αυτών είναι ότι δεν λαμβάνεται υπόψη η αβεβαιότητα που σχετίζεται με τη μεταβλητότητα των συνθηκών εδαφικής υγρασίας και τη μεταβλητότητα της βροχόπτωσης κατά τη διάρκεια ενός επεισοδίου. Στα μοντέλα γεγονότος η περίοδος επαναφοράς αποτελεί τη μοναδική έκφραση της αβεβαιότητας για την καταιγίδα σχεδιασμού και θεωρείται ότι είναι ικανή να εκφράσει το αποδεκτό ρίσκο για όλες τις ποσότητες εξόδου (όγκος πλημμύρας, πλημμυρική αιχμή κ.ο.κ.). Εντωμεταξύ, η μεταβλητότητα των συνθηκών εδαφικής υγρασίας στη λεκάνη εκφράζεται υπό τη μορφή σεναρίων (οι τρεις γνωστοί τύποι συνθηκών εδαφικής υγρασίας όπως προτείνονται από την SCS), ενώ η χρονική εξέλιξη της βροχόπτωσης παράγεται από ορισμένα τυποποιημένα ντετερμινιστικά μοτίβα (όπως η μέθοδος των εναλλασσόμενων μπλοκ). Επιπρόσθετα, ο χρόνος συγκέντρωσης, θεωρείται ένα σταθερό χαρακτηριστικό της λεκάνης, γεγονός που έχει αποδειχθεί ότι δεν ισχύει στην πραγματικότητα. Προκειμένου να υπερβληθούν αυτές οι μεγάλες ασυνέπειες, διατηρώντας, παράλληλα, την απλότητα και τη φειδωλότητα της μεθόδου SCS-CN, αναπτύξαμε ένα πλαίσιο στοχαστικής προσομοίωσης σε ψευδο-συνεχή χρόνο, κατάλληλο για λεκάνες χωρίς μετρήσεις, το οποίο αποτελείται από τα ακόλουθα βήματα: (1) παραγωγή συνθετικών χρονοσειρών ημερήσιας βροχόπτωσης, (2) υπολογισμός της μέγιστης δυνητικής κατακράτησης για κάθε ημέρα, με βάση την αθροιστική βροχόπτωση των προηγούμενων πέντε ημερών, (3) υπολογισμός της ημερήσιας απορροής με τη μέθοδο της SCS-CN, χρησιμοποιώντας την ημερήσια βροχόπτωση και την τιμή της δυνητικής εδαφικής υγρασίας που υπολογίστηκε, (4) υπολογισμός του χρόνου συγκέντρωσης για κάθε ημέρα με βάση την παραγόμενη απορροή, (5) επιλογή των ακραίων γεγονότων και εφαμογή της μεθόδου SCS-CN σε κάθε ξεχωριστό γεγονός για την παραγωγή των πλημμυρογραφημάτων. Αυτό το πλαίσιο απαιτεί τη χρήση δύο στοχαστικών μοντέλων και πιο συγκεκριμένα, το λογισμικό «Castalia» για την παραγωγή συνθετικών ημερήσιων δεδομένων και το πακέτο «HyetosMinute» για το στοχαστικό επιμερισμό της βροχόπτωσης σε λεπτότερες χρονικές κλίμακες. Τα αποτελέσματα αυτής της προσέγγισης είναι ένα πλήθος συνθετικών πλημμυρών, επιτρέποντας τη στατιστική έκφραση των μεταβλητών σχεδιασμού και την ορθή εκτίμηση του πλημμυρικού κινδύνου. Το προτεινόμενο πλαίσιο στοχαστικής προσομοίωσης σε ψευδοσυνεχή χρόνο, μαζί με μία σειρά από τροποποιήσεις του, μελετώνται στα πλαίσια αυτής της εργασίας, προκειμένου να αποδειχθεί η συνέπειά του και να προταθούν περαιτέρω βελτιώσεις, αλλά και ιδέες για μελλοντική έρευνα.

PDF Πλήρες κείμενο (13373 KB)

PDF Συμπληρωματικό υλικό:

Σημείωση:

This work is licensed under the Creative Commons Attribution-NonCommercial-ShareAlike 4.0 International License. To view a copy of this license, visit http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/ or send a letter to Creative Commons, PO Box 1866, Mountain View, CA 94042, USA.