Κατασκευή μοντέλου πλημμυρών σε σύνθετα υδρολογικά συστήματα με δεδομένα αραιής διακριτότητας

Η Ευρωπαϊκή Οδηγία για την Εκτίμηση και Διαχείριση του Πλημμυρικού Κινδύνου δίνει ιδιαίτερη έμφαση στην προσαρμογή εργαλείων κατάλληλων για την προσομοίωση των σχετικών υδρολογικών διεργασιών σε περιοχές υψηλού πλημμυρικού ρίσκου. Επειδή η μοντελοποίηση των πλημμυρών απαιτεί σχετικά λεπτομερείς χωρικές και χρονικές αναλύσεις, η επιλογή του μοντέλου ελέγχεται από τη διαθέσιμη κατανεμημένη υδρολογική πληροφορία. Η αξία των δεδομένων (κυρίως δειγμάτων στάθμης-παροχής) είναι αναμφισβήτητη, καθώς η ποιότητα της βαθμονόμησης και, συνακόλουθα, της προγνωστικής ικανότητας του μοντέλου, εξαρτάται από τη διαθεσιμότητα αξιόπιστων παρατηρήσεων σε πολλαπλές θέσεις. Από την άλλη πλευρά, η αραιότητα των δεδομένων αποτελεί παγκόσμιο πρόβλημα των υδρολογικών μελετών, που γίνεται όλο και πιο σοβαρό εξαιτίας της συρρίκνωσης και υποβάθμισης των μετρητικών υποδομών. Συνεπώς, είναι κρίσιμη η ανάπτυξη αξιόπιστων μοντέλων που είναι φειδωλά σε απαιτήσεις δεδομένων. Στην κατεύθυνση αυτή, προσαρμόσαμε το μοντέλο ΥΔΡΟΓΕΙΟΣ (Efstratiadis et al., 2008), το οποίο αρχικά αναπτύχθηκε ως σχήμα συνδυαστικής προσομοίωσης των επιφανειακών και υπόγειων νερών και εργαλείο διαχείρισης των υδατικών πόρων σε μηνιαία χρονική κλίμακα, ώστε να εκτελείται σε ημερήσια χρονικά βήματα. Στα τυπικά πακέτα προσομοίωση πλημμυρών, είσοδοι είναι οι χρονοσειρές κατακρήμνισης, οι οποίες αναλύονται σε ωριαία ή και λεπτότερα διαστήματα, και οι αναλυτικές υδρομορφολογικές ιδιότητες του υδρογραφικού δικτύου. Αντίθετα, η εμπλουτισμένη έκδοση του μοντέλου ΥΔΡΟΓΕΙΟΣ χρησιμοποιεί μόνο ημερήσια ύψη βροχής και ένα περιορισμένο αριθμό παραμέτρων που εκτιμώνται ή βαθμονομούνται με βάση παρατηρήσεις παροχής (μία ανά ημέρα). Ο συνδυαστικός χαρακτήρας του μοντέλου ΥΔΡΟΓΕΙΟΣ επιτρέπει την ταυτόχρονη αναπαράσταση των αλληλεπιδράσεων μεταξύ των επιφανειακών και υπόγειων διεργασιών και των ανθρωπογενών επεμβάσεων, καθώς και της διόδευσης της απορροής κατά μήκος του υδρογραφικού δικτύου. Λόγω της έλλειψης λεπτής χρονικής κλίμακας δεδομένων κατακρήμνισης, και για τις ανάγκες της διόδευσης, εφαρμόσαμε μια τεχνική επιμερισμού, ώστε να αναλύσουμε τα προσομοιωμένα ημερήσια υδρογραφήματα σε λεπτότερα χρονικά βήματα. Η διόδευση της πλημμύρας γίνεται είτε με τη μέθοδο του κινηματικού κύματος είτε με ένα σχήμα διάχυσης κύματος Muskingum, εισάγοντας μόνο μία ή δύο παραμέτρους για κάθε κλάδο του υδρογραφικού δικτύου, αντίστοιχα. Η νέα έκδοση του μοντέλου ΥΔΡΟΓΕΙΟΣ ελέγχθηκε στη λεκάνη απορροής του Βοιωτικού Κηφισού, για την πρόγνωση των πλημμυρών σε πραγματικό χρόνο, χρησιμοποιώντας ως δεδομένα εισόδου προγνώσεις κατακρημνίσεων από αριθμητικές προβλέψεις προσομοίωσης καιρού (στα πλαίσια του Ευρωπαϊκού προγράμματος FLASH). Η λεκάνη είναι ισχυρά τροποποιημένη και με έντονη φυσική ετερογένεια, ενώ παρουσιάζει πολλές ιδιαιτερότητες, όπως σημαντικές καρστικές πηγές, οι οποίες συνεισφέρουν ταχύτατα στην επιφανειακή απορροή, αναδεικνύοντας έτσι την ισχυρή αλληλεπίδραση μεταξύ των επιφανειακών και υπόγειων διεργασιών, και ένα αποστραγγιστικό κανάλι και δίκτυο στο κατώτερο τμήμα της λεκάνης, με εξαιρετικά μικρές κλίσεις.