Γιατί μας ενδιαφέρει; Αντιπλημμυρική προστασία. Παροχή νερού ύδρευση άρδευση

Μέγεθος: px

Εμφάνιση ξεκινά από τη σελίδα:

Download "Γιατί μας ενδιαφέρει; Αντιπλημμυρική προστασία. Παροχή νερού ύδρευση άρδευση"

Χλόη Μακρή
6 χρόνια πριν
Προβολές:

1 Ζαΐμης Γεώργιος

2 Γιατί μας ενδιαφέρει; Αντιπλημμυρική προστασία Παροχή νερού ύδρευση άρδευση

3 Πλημμύρες Ζημίες σε αγαθά Απώλειες ανθρώπινης ζωής

5 Αρχικά εμπειρικοί μέθοδοι Μοναδιαίο υδρογράφημα Συνθετικά μοναδιαίο υδρογράφημα Μοντέλα βροχής - απορροής Ανάλυση συχνότητας εμφάνισης πλημμυρών

6 1. Επιδιωκόμενος Σκοπός 2. Διαθέσιμα Δεδομένα 3. Χαρακτηριστικά Υδρολογικής Λεκάνης hatiswatershed.htm

7 Ορθολογική μέθοδος εκτίμησης της αιχμής Q = CIA Χρησιμοποιείται Μικρές λεκάνες απορροής (<250 km 2 ) Ομοιόμορφη ένταση και κατανομή βροχόπτωσης Διάρκεια βροχόπτωσης ΙΣΗ χρόνο συγκέντρωσης (τc) Συστήματα υπονόμων κατοικημένων περιοχών

8 XΡΗΣΙΜOΠΟΙΕΙΤΑΙ: Μικρές λεκάνες, επιφάνεια ομαλή και αδιαπέρατη, μικρό ποσοστό φυτοκάλυψης, ΌΧΙ: Μεγάλες λεκάνες απορροής, ανώμαλο σχετικά διαπερατό έδαφος, μεγάλο ποσοστό φυτοκάλυψης, ΑΡΑ πρέπει να χρησιμοποιηθεί απορραϊκή βροχή

9 Συντελεστής απορροής εξαρτάται από: Ανάγλυφο Έκταση, πυκνότητα φυτοκάλυψης Κλίση λεκάνης Σύσταση εδάφους Υγρασία εδάφους, έναρξη βροχής Κλίση ρέματος Αποθήκευση νερού στην επιφάνεια Ένταση βροχόπτωσης

14 Ορθολογική μέθοδος εκτίμησης της αιχμής ΜΟΝΟ ΜΙΑ ΑΠΌ ΤΙΣ ΔΕΚΑΔΕΣ Χρησιμοποιούνται όταν τα υδρολογικά δεδομένα είναι ανεπαρκή Δυσκολίες εφαρμογής Έλλειψη γνώσεων ειδικών συνθηκών που μπορούν να εφαρμοστούν. Πιο άπλες και συνηθισμένες χρησιμοποιούν την έκταση της υδρολογικής λεκάνης απορροής

15 Sherman (1932) Μεγαλύτερες ανομοιόμορφες λεκάνες Υδρογράφημα άμεσης απορροής που προκαλείται από απορραϊκή βροχή ίση με την μονάδα, ομοιόμορφα κατανεμημένη σε όλη την έκταση και με ομοιόμορφη ένταση κατά τη συγκεκριμένη χρονική στιγμή Διάγραμμα κατανομής της άμεση απορροής, από απορραϊκή βροχή ίση με την μονάδα

16 ΚΡΙΤΗΡΙΑ Βροχές ίσης διάρκειας που προκαλούν απορροή, δίνουν υδρογραφήματα άμεσης απορροής με την ίδια περίπου χρονική βάση, ανεξάρτητα από την ένταση της βροχής. Το μέγεθος της στιγμιαίας άμεσης απορροής σε οποιονδήποτε χρόνο κατά τη διάρκεια του φαινομένου είναι ένα συγκεκριμένο ποσοστό του ολικού μεγέθους της άμεσης απορροής που προκαλείται από βροχές που έχουν την ίδια διάρκεια.

17 ΚΡΙΤΗΡΙΑ Η άμεση απορροή που προκαλείται από μια συγκεκριμένη βροχή είναι ανεξάρτητη από βροχές που έπεσαν πριν ή θα πέσουν μετά από αυτή την βροχή. Η κατάσταση της υδρολογικής λεκάνης παραμένει αμετάβλητη σε σχέση με το χρόνο.

18 Απεριόριστος αριθμός μοναδιαίων υδρογράφημα ΛΟΓΟ διακυμάνσεων διάρκειας και κατανομής βροχόπτωσης Sherman συνιστά > 2500 km km km 2 < hr 6-12 hr 2-6 hr 1/3 ή 1/4 χρόνου συγκέντρωσης Καλό να γίνονται υδρογραφήματα για μεγαλύτερες και μικρότερες διάρκειες από την τυπική.

20 Υδρογράφημα της άμεσης απορροής που θα προκύψει αν την υδρολογική λεκάνη απορροής πέσει ακαριαία βροχή ίση με τη μονάδα. Χρονική βάση του υδρογραφήματος ίση με το χρόνο συγκέντρωσης της λεκάνης Αντικατοπτρίζουν άλλων φύσεων επιδράσεις στην απορροή γιατί η επίδραση βροχής (είναι ακαριαία) εχει εξαλειφθεί

22 Υπολογισμός απορροής από βροχόπτωση Μόνο κάτω από κάποιες προϋποθέσεις Ανώτερο όριο λεκάνης απορροής εξαρτάται από τον τύπο της βροχής Ανώτερο όριο λεκάνης απορροής εξαρτάται από το χρονικό διάστημα των μετρήσεων (24 hr 2000 km 2 )

23 Μικρότερες λεκάνες, Γιατί;

24 Μεγαλύτερες λεκάνες, Γιατί;

25 Χαρακτηριστικά ρεμάτων αμετάβλητα Μικρή δυνατότητα συγκράτησης νερού στην επιφάνεια Προβλήματα με παρουσία λιμνών Προβλήματα με υπερχείλιση νερού στα πεδινά Προβλήματα όταν η απορροή από τήξη χιονιού

26 Τα συνθετικά μοναδιαία υδρογραφήματα προϋποθέτουν ταυτόχρονες μετρήσεις βροχής και απορροής. Σε υδρολογικές λεκάνες όπου δεν υπάρχουν τέτοιες μετρήσεις χρησιμοποιούνται εμπειρικές σχέσεις Οι εμπειρικές σχέσεις σχετίζουν χαρακτηριστικά της λεκάνης με το μοναδιαίο υδρογράφημα

27 Ποιο γνωστοί μέθοδοι Snyder Soil Conservation Service Sierra Nevada

28 Ορθολογική διαχείριση υδάτινων πόρων ΠΡΟΥΠΟΘΕΤΕΙ εκτίμηση φάσεων υδρολογικού κύκλου Αξιόπιστη αναπαράσταση σχέσεων βροχής-απορροής Μοντέλο, μαθηματικές εξισώσεις αναπαριστάνουν διάφορες φάσεις υδρολογικού κύκλου και τις σχέσεις τους. Μοντέλα κυρίως προσομοίωσης και πρόβλεψης υδρολογικών μεταβλητών

29 ΧΡΗΣΗ Για ποτάμια ΓΙΑΤΙ λίγοι υγρομετρικοί σταθμοί σε ποταμούς ΑΛΛΑ πυκνό δίκτυο μετεωρολογικών σταθμών για μεγάλα χρονικά διαστήματα Απαραίτητα για διαστασιολογηση ταμιευτήρων

30 ΕΙΣΟΔΟΣ ΕΞΙΣΩΣΕΙΣ ΣΥΣΤΗΜΑΤΟΣ ΕΞΟΔΟΣ

31 ΕΙΣΟΔΟΣ κλιματικές μεταβολές (βροχόπτωση, θερμοκρασία, σχετική υγρασία, ταχύτητα ανέμου, ηλιακή ακτινοβολία) ΕΞΙΣΩΣΕΙΣ ΣΥΣΤΗΜΑΤΟΣ μαθηματικές εξισώσεις για τη μετατροπή βροχής σε απορροή (συγκράτηση από φυτοκάλυψη, εξατμισοδιαπνοή, διήθηση, επιφανειακή απορροή, ενδορροή, εδαφική υγρασία, βασική απορροή, λιώσιμο χιονιού). ΕΠΙΣΗΣ αλγόριθμοι για προσομοίωση χημικών διαδικασιών. ΕΞΟΔΟΣ - Απορροη

32 Ανάλογα με τον τρόπο προσέγγισης του υδρολογικού κύκλου και την παραδοχή για τη φύση των διεργασιών του υδρολογικού συστήματος Μοντέλα προσομοίωσης συμβάντος (event simulation models) Μεμονωμένο επεισόδιο βροχής ΑΝΤΙΣΤΟΙΧΟ υδρογράφημα πλημμύρας HEC-1, TR-20, ILLUDAS Μοντέλα συνεχούς προσομοίωσης (sequential models) Χρονικές σειρές μετεωρολογικών δεδομένων Υδρογράφημα της περιόδου SWRRB, SLURP, SHE

33 Ενιαία μοντέλα (Lumped models) Υπόθεση ομοιόμορφης κατανομής μεγεθών εισόδου και εξόδου Δέχονται ΜΕΣΗ ΤΙΜΗ, δεν παίρνουν υπόψη τις χωρικές διάφορες των μεταβλητών. Κατανεμημένα μοντέλα (Discrete models) Υπόθεση χωρικής κατανομής των μεγεθών εισόδου και εξόδου Διαχωρισμό της λεκάνης απορροής με βάση διάφορα χαρακτηριστικά π.χ. τοπογραφικά

35 Κριτήρια ταξινόμησης Είδος εξισώσεων Φυσικά ή φυσικής βάσης Παραμετρικά ή εννιολογικά Μαύρου κουτιού Τυχαιότητα των φαινομένων Προσδιοριστικά Στοχαστικά Στοχαστικά Μαύρου Κουτιού (SARIMA) για τη δημιουργία συνθετικών σειρών απορροής

36 Προσδιοριστικά φυσικά μοντέλα Βασίζονται σε εξισώσεις φυσικής (συνέχειας και ποσότητας κίνησης) Πολύπλοκες μαθηματικές εξισώσεις Μεγάλο αριθμό παραμέτρων και δεδομένων εισόδου Μικρές πειραματικές λεκάνες SHE, MIKE-SHE

37 Προσδιοριστικά παραμετρικά μοντέλα Προσομοιώνουν σχέση βροχής-απορροής, απλούστερες παραδοχές Πολύ διαδομένα, διαδικασία ρύθμισης SWRRB, SLURP Προσδιοριστικά μοντέλα μαύρου κουτιού Άπλες μαθηματικές εξισώσεις προσομοιώνουν υδρογράφημα μετρημένης παροχής Μοντέλο μοναδιαίου υδρογραφήματος και των συνθετών μοναδιαίων

38 Ποσότητα και ποιότητα διαθεσίμων δεδομένων εισόδου Διατιθέμενα τεχνολογικά και οικονομικά μέσα Εμπειρία ερευνητή Επιδιωκόμενο αποτέλεσμα από πλευράς ακριβείας

42 HEC 1 (hydrological Engineering Center, 1967), προσομοίωση συμβάντος Thorthwaite and Mather μηνιαίο υδρολογικό μοντέλο βασίζεται σε εξισώσεις υδατικού ισοζυγίου

43 Απορίες

Σχετικά έγγραφα

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΔΥΤΙΚΗΣ ΜΑΚΕΔΟΝΙΑΣ ΤΜΗΜΑ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ ΥΔΡΟΛΟΓΙΑ 5. ΑΠΟΡΡΟΗ

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΔΥΤΙΚΗΣ ΜΑΚΕΔΟΝΙΑΣ ΤΜΗΜΑ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ ΥΔΡΟΛΟΓΙΑ 5. ΑΠΟΡΡΟΗ 5.1 ΓΕΝΙΚΑ Από το νερό που φθάνει στην επιφάνεια της γης ως κατακρήμνισμα: - Ένα μέρος συγκρατείται από το φύλλωμα των