Υπολογιστικό πλαίσιο διόδευσης πλημμυρών από ελεύθερο υπερχειλιστή και διερεύνηση της επίδρασης της σχέσης στάθμης-αποθέματος στα μεγέθη σχεδιασμού

Αντικείμενο της παρούσας εργασίας είναι η διερεύνηση της επίδρασης της μαθηματικής μορφής της σχέσης στάθμης–αποθέματος στα αποτελέσματα της διόδευσης πλημμύρας σε ταμιευτήρες. Η σχέση στάθμης–αποθέματος συνδέει τη στάθμη της ελεύθερης επιφάνειας με τον αντίστοιχο αποθηκευμένο όγκο νερού και αποτελεί βασικό στοιχείο της υπολογιστικής περιγραφής της λειτουργίας ενός ταμιευτήρα κατά τη διέλευση πλημμυρικού κύματος. Στο πλαίσιο της εργασίας συγκρίνονται τρία μοντέλα προσαρμογής: μια απλή σχέση δύναμης, μια τμηματική σχέση δύναμης δύο κλάδων και μια παραμετρική σχέση με δύο συντελεστές σχήματος (θα αναφέρεται ως «σχέση Kumaraswamy», καθώς η έμπνευσή της είναι η ομώνυμη συνάρτηση κατανομής). Η μεθοδολογία εφαρμόστηκε σε δεκαεπτά φράγματα της Ελλάδας. Έντεκα εξετάστηκαν ως μεμονωμένοι ταμιευτήρες, ενώ έξι εντάχθηκαν σε συστήματα διαδοχικών ταμιευτήρων στους ποταμούς Αχελώο και Αλιάκμονα. Για κάθε περίπτωση προσαρμόστηκαν τα τρία μοντέλα στα διαθέσιμα δεδομένα στάθμης–αποθέματος και στη συνέχεια χρησιμοποιήθηκαν στην ίδια υπολογιστική διαδικασία διόδευσης, ώστε να αξιολογηθεί η επίδραση της επιλογής τους στα βασικά αποτελέσματα. Ως προς την ποιότητα προσαρμογής, η σχέση Kumaraswamy παρουσίασε συνολικά την καλύτερη συμπεριφορά, επιτυγχάνοντας τη μικρότερη τιμή μέσου τετραγωνικού σφάλματος (RMSE) σε 14 από τις 17 περιπτώσεις. Στις υπόλοιπες τρεις περιπτώσεις, καλύτερη προσαρμογή παρουσίασε η τμηματική σχέση δύναμης, ενώ η απλή σχέση δύναμης εμφάνισε γενικά μεγαλύτερα σφάλματα και μεγαλύτερη ευαισθησία στην επέκταση των δεδομένων στις υψηλές τιμές στάθμης. Η επίδραση της επιλογής του μοντέλου στάθμης-αποθέματος στα αποτελέσματα της διόδευσης πλημμύρας δεν ήταν ίδια για όλους τους ταμιευτήρες. Σε ορισμένες περιπτώσεις οι τρεις σχέσεις οδήγησαν σε πολύ κοντινές τιμές μέγιστης εκροής και μέγιστης στάθμης, ενώ σε άλλες παρατηρήθηκαν αισθητές αποκλίσεις. Στα διαδοχικά συστήματα διαπιστώθηκε επίσης ότι οι διαφορές που δημιουργούνται σε ένα ανάντη έργο μπορούν να μεταφερθούν στα κατάντη μέσω του διαμορφούμενου πλημμυρογραφήματος εισροής. Η στατιστική διερεύνηση έδειξε ισχυρή και στατιστικά σημαντική θετική συσχέτιση μεταξύ της διαφοροποίησης της ποιότητας προσαρμογής, όπως εκφράζεται από το δείκτη ΔNRMSEorig, και της διαφοροποίησης του λόγου μέγιστης εκροής προς μέγιστη εισροή a. Παράλληλα, ο εκθέτης της τμηματικής σχέσης δύναμης και η πρώτη παράμετρος σχήματος της σχέσης Kumaraswamy παρουσίασαν πολύ ισχυρή θετική συσχέτιση μεταξύ τους. Αυτό αποτελεί ένδειξη ότι αποτυπώνουν συναφή χαρακτηριστικά της γεωμετρίας των ταμιευτήρων. Σε γενικές γραμμές, τα αποτελέσματα δείχνουν ότι η επιλογή της μαθηματικής μορφής της σχέσης στάθμης–αποθέματος μπορεί να επηρεάσει τόσο την ποιότητα προσαρμογής όσο και τα αποτελέσματα της διόδευσης πλημμύρας, χωρίς η ένταση της επίδρασης να είναι ίδια σε όλους τους ταμιευτήρες. Η συγκριτική εφαρμογή περισσότερων του ενός μοντέλων μπορεί επομένως να προσφέρει πληρέστερη εικόνα της ευαισθησίας των αποτελεσμάτων και να περιορίσει την εξάρτηση της ανάλυσης από μία μόνο μαθηματική παραδοχή.