ΜΑΘΗΜΑ ΠΛΗΜΜΥΡΕΣ ΚΑΙ ΑΝΤΙΠΛΗΜΜΥΡΙΚΑ ΕΡΓΑ

Μέγεθος: px

Εμφάνιση ξεκινά από τη σελίδα:

Download "ΜΑΘΗΜΑ ΠΛΗΜΜΥΡΕΣ ΚΑΙ ΑΝΤΙΠΛΗΜΜΥΡΙΚΑ ΕΡΓΑ"

Άδωνις Ουζουνίδης
7 χρόνια πριν
Προβολές:

1 ΜΑΘΗΜΑ ΠΛΗΜΜΥΡΕΣ ΚΑΙ ΑΝΤΙΠΛΗΜΜΥΡΙΚΑ ΕΡΓΑ Μελέτη χαρτογράφησης πληµµύρας (flood mapping) µε χρήση του υδραυλικού µοντέλου HEC RAS Εργαστήριο Υδρολογίας και Αξιοποίησης Υδατικών Πόρων Μάϊος Εκτίµηση πληµµυρικού κινδύνου Η κλίµακα, η συχνότητα και οι οικονοµικές συνέπειες των πληµµυρών αναµένεται να αυξηθούν µελλοντικά λόγω: Κλιµατικής αλλαγής Ακατάλληλης διαχείρισης των ποταµών και των κατασκευών σε περιοχές που κινδυνεύουν από πληµµύρες Σηµαντικής αύξησης του αριθµού των ανθρώπων και των περιουσιακών στοιχείων που βρίσκονται σε ζώνες υψηλού πληµµυρικού κινδύνου 2 1

2 Εκτίµηση πληµµυρικού κινδύνου Στις 18/01/2006 η Ευρωπαϊκή Επιτροπή δηµοσίευσε σχέδιο οδηγίας για την αξιολόγηση του πληµµυρικού κινδύνου. Στόχος της προτεινόµενης οδηγίας είναι να µειωθούν και να αποτελέσουν αντικείµενο διαχείρισης οι κίνδυνοι που συνεπάγονται οι πληµµύρες για την ανθρώπινη υγεία, το περιβάλλον, τις υποδοµές και τις ιδιοκτησίες. H προτεινόµενη οδηγία και τα µέτρα που λαµβάνονται για την εφαρµογή της συνδέονται στενά µε τηνεφαρµογή της οδηγίας πλαίσιο για το νερό 2000/60. 3 Εκτίµηση πληµµυρικού κινδύνου Η πρόταση οδηγίας καθορίζει µια σταδιακή προσέγγιση η οποία αποτελείται από: Το χαρακτηρισµό των περιοχών που ενδεχοµένως αντιµετωπίζουν σοβαρό κίνδυνο πληµµύρας, Την εκπόνηση χαρτών πληµµυρικού κινδύνου για περιοχές που χαρακτηρίζονται από υψηλό κίνδυνο πληµµυρικών επεισοδίων, Την ανάπτυξη και εφαρµογή σχεδίων διαχείρισης του πληµµυρικού κινδύνου σε ευπαθείς λεκάνες απορροής ποταµών και παράκτιες περιοχές, καθώς και των µηχανισµών συντονισµού, των σχεδίων διαχείρισηςστιςπεριοχέςλεκάνηςαπορροήςποταµών Η πρόβλεψη των περιοχών που κινδυνεύουν περισσότερο από πληµµυρικά φαινόµενα θεωρείται απαραίτητη προϋπόθεση για την λήψη όλων των αναγκαίων µέτρων προστασίας αλλά και για την έγκαιρη ενηµέρωση του κοινού σε περίπτωση κινδύνου 4 2

3 Εκτίµηση πληµµυρικού κινδύνου Η χαρτογράφηση κατάκλυσης πληµµύρας επιτυγχάνεται µε την χρήση µοντέλων προσοµοίωσης 5 Κατηγορίες Μοντέλων Ορισµός Μοντέλου: Η Αναπαραγωγή της Συµπεριφοράς και Απόκρισης ενός Φυσικού Συστήµατος Μοντέλα Κατανεµηµένα ιαχωρισµός της λεκάνης σε µικρότερα τµήµατα Ενιαία ή Συγκεντρωτικά Ολόκληρηηλεκάνηαποτελείµία ενιαία χωρική οντότητα Μεµονωµένου υδρολογικού γεγονότος Λειτουργεί σε χρονικό επίπεδο επεισοδίου βροχής Συνεχή Λειτουργεί και εξάγει αποτελέσµατα σε συνεχή χρόνο (π,χ πολλάέτη) Προσδιοριστικά Χρησιµοποιούν πολλά δεδοµένα εισόδου και δίνουν σαφή και µονοσήµαντα αποτελέσµατα Στοχαστικά Λαµβάνουν υπόψιν τα στατιστικά χαρακτηριστικά των µεταβλητών εισόδου και εξόδου Εννοιολογικά Βασίζονται σε απλουστευτικές παραδοχές του φυσικού συστήµατος Φυσικά Προσοµοιώνουν το σύστηµα µε βάση µαθηµατικές εξισώσεις της φυσικής Μαύρου κουτιού Απλές εξισώσεις (πχ µοναδιαίο υδρογράφηµα) 6 3

4 Γνωστά Μοντέλα Επιφανειακή Υδρολογία HEC, SWAT, WBUDG Υπόγεια Υδρολογία MODFLOW, FLOWPATH, MT3D, SURFER 7 HEC RAS Hydrologic Engineering Center - River Analysis System Μοντέλο µονοδιάστατης ανάλυσης για µόνιµη καιµη µόνιµη ροή, σε επίπεδο µεµονωµένων επεισοδίων HEC GeoRAS Επέκταση του προγράµµατος που λειτουργεί σε περιβάλλον G.I.S. 8 4

5 HEC RAS Hydrologic Engineering Center - River Analysis System Η βασική υπολογιστική διαδικασία, για τη µόνιµη ροή βασίζεται στην επίλυση µονοδιάστατης εξίσωσης ενέργειας, ενώ για µη µόνιµη ροή χρησιµοποιούνται η εξίσωση συνέχειας και η αρχή διατήρησης της ορµής Οι απώλειες ενέργειας προέρχονται από την τριβή (εξίσωση Manning) και τις στενώσεις διαστολές του ποταµού (συντελεστής που εκτιµάται από τις µεταβολές της ταχύτητας) 9 HEC RAS Hydrologic Engineering Center - River Analysis System Μόνιµη, βαθµιαίως µεταβαλλόµενη ροή Εξίσωση ενέργειας: av 2 2 av 1 1 Y + 2 Z + 2 Y1 Z1 h 2g = + + 2g + e 10 5

6 HEC RAS Hydrologic Engineering Center - River Analysis System Μη µόνιµη ροή Εξίσωση συνέχειας Αρχή διατήρησης ορµής Επίλυση των εξισώσεων µε τη µέθοδο των πεπερασµένων διαφορών 11 HEC RAS Hydrologic Engineering Center - River Analysis System εδοµένα Εισόδου Μοντέλου 1. Γεωµετρικά (διατοµές ποταµού, µήκη υδατορευµάτων, συντελεστές απωλειών ενέργειας, συµβολές ποταµών, γέφυρες, υπερχειλιστές κ.τ.λ.) 12 6

7 HEC RAS Hydrologic Engineering Center - River Analysis System εδοµένα Εισόδου Μοντέλου 2. Συντελεστές απωλειών 3. Συµβολές ποταµών 4. εδοµένα µόνιµης ροής καθεστώς ροής (υπερκρίσιµη, υποκρίσιµη ροήκ.τ.λ.) οριακές συνθήκες (ανάντη και κατάντη, κρίσιµο βάθος, καµπύλες στάθµης - παροχής κ.τ.λ.) παροχές αιχµής 5. εδοµένα µη µόνιµης ροής (αρχικές και οριακές συνθήκες) Υδρογραφήµατα ή/και σταθµηγραφήµατα Καµπύλες στάθµης παροχής 13 HEC RAS Hydrologic Engineering Center - River Analysis System Επιπλέον υνατότητες Μοντέλου 1. Στερεοµεταφορά, απόθεση φερτών υλών 2. Τοπική διάβρωση, υποσκαφή σε γέφυρες 3. Κανάλια, οχετοί, συστήµατα πολλαπλών καναλιών και γεφυρών 4. Μοντελοποίηση υπερχειλιστών, θυροφραγµάτων κ.τ.λ. 5. Υπολογισµοί κατάκλυσης πληµµύρας 6. Συνεκτίµηση ακραίων συνθηκών (παγοκάλυψη κ.α.) 14 7

8 HEC GeoRAS Εργαλείο σύνδεσης του HEC RAS µε Γεωγραφικά Συστήµατα Πληροφοριών (G.I.S.) To πρόγραµµα λειτουργεί σε περιβάλλον ArcGIS ή ArcView και σχεδιάστηκε για την επεξεργασία γεωγραφικών δεδοµένων που προέρχονται από Ψηφιακά Μοντέλα Εδάφους (DTM) υπό τη µορφή TIN (Triangulated Irregular Network). To πρόγραµµα χρησιµοποιείται τόσο για την παραγωγή δεδοµένων εισόδου (inputs) στο HEC RAS όσο και για την χωρική επεξεργασία των δεδοµένων εξόδου (outputs) 15 HEC RAS ιάγραµµα ροής εργασιών ΟΧΙ Έναρξη προγράµµατος GIS Παραγωγή εδοµένων GIS Ενεργοποίηση Αρχείου εδοµένων Εισόδου HEC -RAS Εκτέλεση HEC -RAS Επαρκείς Κατά Μήκος Τοµές; ΟΧΙ ΟΧΙ ΝΑΙ Επαρκής Ανάλυση Χάρτη; ΝΑΙ Σωστή Κατάκλυση; Χωρική Επεξεργασία Αποτελεσµάτων στο Geo-RAS Παραγωγή Αρχείου Εξόδου RAS για GIS ΝΑΙ Λεπτοµερής Ανάλυση Πληµµυρικής Κατάκλυσης 16 8

9 Οπτικοποίηση Αποτελεσµάτων Κατάκλυση πληµµύρας Στάθµες Ύδατος Ταχύτητες ροής 17 Εφαρµογή Πληµµυρική κατάκλυση στην έξοδο της λεκάνης Αλή Εφέντη του ποταµού Πηνειού 18 9

10 Μεθοδολογία Ισοϋέτιες (t,t) Χάρτες Γ.Υ.Σ. Ψηφιακό Μοντέλο Εδάφους Ψηφιακή Γεωµετρία της Περιοχής Πληµµύρες Σχεδιασµού Απώλειες κατά SCS Συνθετικό ΜΥ Πληµµυρικές Κατακλύσεις 19 Λεκάνη Αλή Εφέντη Πηνειού (Θεσσαλία) Η λεκάνη απορροής βρίσκεται στο Υδατικό ιαµέρισµα Θεσσαλίας στην Κεντρική Ελλάδα Έκταση: km 2 Οι κατακλύσεις εξετάζονται στην έξοδο της λεκάνης απορροής σε µια έκταση της τάξης των 35 km

11 Λεκάνη Αλή Εφέντη Πηνειού (Θεσσαλία) Γεωλογία Ανάγλυφο Χρήσεις Γης 21 Ψηφιακό Μοντέλο Εδάφους Σάρωση χαρτών Γ.Υ.Σ. σε κλίµακα 1: ηµιουργία επιµέρους θεµατικών επιπέδων Ψηφιοποίηση των διαφόρων γεωγραφικών χαρακτηριστικών Ενοποίηση θεµατικών επιπέδων και σχηµατισµός του D.T.M. σε µορφή Τ.Ι.Ν

12 Αποτελέσµατα Ψηφιοποίησης 23 Αποτελέσµατα Ψηφιοποίησης Ψηφιακό µοντέλο εδάφους µορφής Τ.Ι.Ν

13 HEC GeoRAS εδοµένα εισόδου ηµιουργία γεωµετρικού αρχείου εισόδου για το υδραυλικό πρόγραµµα HEC RAS εδοµένα εισόδου : 1) Ψηφιακό Μοντέλο Εδάφους 2) Κεντρική γραµµή ροής 3) Όχθες 4) Κύριες διευθύνσεις ροής 5) ιατοµές 25 HEC RAS υνατότητα εκτέλεσης υπολογισµών µονοδιάστατης, βαθµιαία µεταβαλλόµενης ροής σε ανοιχτούς αγωγούς και ποτάµια συστήµατα Προσφέρεται γραφική και πινακοποιηµενη απεικόνιση όλων των µεταβλητών που υπολογίζονται Εξαγωγή αποτελεσµάτων προς το Σ.Γ.Π. για επιπλέον επεξεργασία 26 13

14 HEC RAS Εισαγωγή και τελικές τροποποιήσεις της γεωµετρίας (αναχώµατα, συντελεστές Manning) Εισαγωγή πληµµυρικών παροχών και οριακών συνθηκών Τελικές ρυθµίσεις και εκτέλεση προγράµµατος 27 Αποτελέσµατα 28 14

15 Αποτελέσµατα Τρισδιάστατη απεικόνιση του πληµµυρικού πεδίου 29 Αποτελέσµατα Αποτύπωση του βάθους σε κάναβο 5x5 m 30 15

Σχετικά έγγραφα

Πληµµύρες και Αντιπληµµυρικά Έργα

Πληµµύρες και Αντιπληµµυρικά Έργα Υδρολογικό Μοντέλο HEC-HMS Εργαστήριο Υδρολογίας και Αξιοποίησης Υδατικών Πόρων Ιούνιος 2007 Ορισµός-Κατηγορίες Μοντέλων Ορισµός Μοντέλου: Η Αναπαραγωγή της Συµπεριφοράς