ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ

Transcript

1 ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ ΙΑΤΜΗΜΑΤΙΚΟ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑ ΜΕΤΑΠΤΥΧΙΑΚΩΝ ΣΠΟΥ ΩΝ Οικολογική ποιότητα και διαχείριση υδάτων σε επίπεδο λεκάνης απορροής ΤΜΗΜΑΤΩΝ ΒΙΟΛΟΓΙΑΣ, ΓΕΩΛΟΓΙΑΣ ΚΑΙ ΠΟΛΙΤΙΚΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΚΟΥΓΙΟΥΜΤΖΙ ΟΥ ΚΥΡΙΑΚΗ ΓΕΩΛΟΓΟΣ «Εφαρµογή της Οδηγίας 2007/60/ΕΚ, για την αξιολόγηση και τη διαχείριση των κινδύνων πληµµύρας, στο Υδατικό ιαµέρισµα της Θεσσαλίας» ΜΕΤΑΠΤΥΧΙΑΚΗ ΙΠΛΩΜΑΤΙΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗ 2011

2 ARISTOTLE UNIVERSITY OF THESSALONIKI INTERDISCIPLINARY POSTGRADUATE MASTER PROGRAM Ecological water quality and management at a river basin level BY THE SCHOOLS OF BIOLOGY, GEOLOGY AND CIVIL ENGINEERING KOYGIOYMTZIDOY KYRIAKH Bsc in GEOLOGY «Implementation of Directive 2007/60/EC on the evaluation and management of flood risk in the Thessaly water district» MASTER DISSERTATION THESIS THESSALONIKI 2011

3 Τριµελής Εξεταστική Επιτροπή : 1) Μαργαρίτης (Μάριος) Βαφειάδης, Αναπληρωτής Καθηγητής, Τµήµα Πολιτικών Μηχανικών, Αριστοτέλειο Πανεπιστήµιο Θεσσαλονίκης, Επιβλέπων 2) Κωνσταντίνος Βουδούρης, Επίκουρος Καθηγητής, Τµήµα Γεωλογίας, Αριστοτέλειο Πανεπιστήµιο Θεσσαλονίκης, Μέλος 3) ηµήτριος Οικονοµίδης, Λέκτορας, Τµήµα Γεωλογίας, Αριστοτέλειο Πανεπιστήµιο Θεσσαλονίκης, Μέλος

4 ΠΡΟΛΟΓΟΣ Η παρούσα εργασία αφορά στην περίπτωση µελέτης µε τίτλο «Εφαρµογή της Οδηγίας 2007/60/ΕΚ, για την αξιολόγηση και τη διαχείριση των κινδύνων πληµµύρας, στο Υδατικό ιαµέρισµα της Θεσσαλίας» και η οποία πραγµατοποιήθηκε στο πλαίσιο του ιατµηµατικού Προγράµµατος Μεταπτυχιακών Σπουδών Οικολογική ποιότητα και διαχείριση υδάτων σε επίπεδο λεκάνης απορροής των Τµηµάτων Βιολογίας, Γεωλογίας και Πολιτικών Μηχανικών, του Αριστοτελείου Πανεπιστηµίου Θεσσαλονίκης. Η εκπόνηση της παρούσας µεταπτυχιακής εργασίας δεν θα ήταν εφικτή χωρίς την παρουσία του επιβλέποντος κ Μάριου Βαφειάδη, αναπληρωτή καθηγητή του Tµήµατος Πολιτικών Μηχανικών, τον οποίο ευχαριστώ θερµά για την βοήθειά και την καθοδήγησή του µε καίριες επισηµάνσεις. Ακόµη, θα ήθελα να ευχαριστήσω την εταιρία Marathon Data Systems, για την χορήγηση του προγράµµατος ArcGIS και ιδιαίτερα τον κ. Τριαντάφυλλο Μπούχουνα, της εταιρίας Marathon Data Systems, για τις πολύτιµες συµβουλές στου σχετικά µε την εκτέλεση του προγράµµατος. Ευχαριστώ θερµά τον Σάββα Παυλίδη για την υλικοτεχνική υποστήριξη, αλλά και για την ψυχολογική ενθάρρυνση της υλοποίησης των προσωπικών µου στόχων. Όπως επίσης, ευχαριστώ και την Αθανασία Μάγου, φίλη και συνάδελφο Γεωλόγο, για τις εύστοχες παρατηρήσεις σχετικά µε την εκπόνηση της παρούσας µελέτης. Τέλος, ευχαριστώ τους καθηγητές και συµφοιτητές του ΠΜΣ «Οικολογική ποιότητα και διαχείριση υδάτων σε επίπεδο λεκάνης απορροής» για τη φετινή ευχάριστη και εποικοδοµητική χρονιά αλλά και την οικογένειά µου για τη συνεχή υποστήριξη. 4

5 ΠΕΡΙΛΗΨΗ Η ανάγκη αντιµετώπισης των προβληµάτων διαχείρισης των πληµµυρών, οδήγησε την Ευρωπαϊκή Ένωση στην έκδοση της Οδηγίας 2007/60 για τη διαχείριση των κινδύνων πληµµύρας. Κύριος στόχος της Οδηγίας είναι η µείωση των αρνητικών συνεπειών στην ανθρώπινη υγεία, το περιβάλλον, την πολιτιστική κληρονοµιά και τις οικονοµικές δραστηριότητες. Η παρούσα µεταπτυχιακή εργασία έχει ως στόχο την εκπόνηση χαρτών κινδύνου και επικινδυνότητας πληµµύρας για τη λεκάνη απορροής του ποταµού Πηνειού, στα πλαίσια εφαρµογής της Οδηγίας 2007/60/ΕΚ. Η περιοχή µελέτης εντοπίζεται στο κεντρικό ανατολικό τµήµα του ηπειρωτικού κορµού της Ελλάδος και απαρτίζεται από τους Νοµούς Καρδίτσας, Λαρίσης, Μαγνησίας και Τρικάλων. Η έκταση της περιοχής µελέτης υπολογίζεται περί τα Km 2 και ο πληθυσµός της ανέρχεται στους Το λογισµικό πρόγραµµα που χρησιµοποιήθηκε για τον προσδιορισµό της πληµµυρικής κατάκλυσης είναι το HEC RAS (US ARMY CORPS OF ENGINEERS), ενώ η δηµιουργία του οµοιώµατος του ποταµού από ψηφιακά γεωγραφικά δεδοµένα και η παρουσίαση των αποτελεσµάτων, έγινε µε το πρόγραµµα HEC GeoRAS 9 (επέκταση του ArcMap) σε περιβάλλον ArcGIS 9.3. Αρχικά, έγινε η συλλογή και επεξεργασία των πρωτογενών δεδοµένων, όπως του ψηφιακού µοντέλου εδάφους, τους χάρτες χρήσεων γης και των υδρολογικών πληροφοριών. Επιλέχτηκαν τέσσερις αντιπροσωπευτικές περιοχές του ποταµού για µελέτη και στη συνέχεια, ακολούθησε η υδραυλική προσοµοίωση της ροής κατά µήκος του ποταµού για περιόδους επαναφοράς Τ = 50, 100 και 500 έτη, ώστε να γίνει η εκτίµηση της κλίσης της γραµµής ενέργειας και των πιεζοµετρικών βαθών. Έτσι, πραγµατοποιήθηκε η εκπόνηση των χαρτών κινδύνου πληµµύρας και επικινδυνότητας. Από τα αποτελέσµατα προέκυψε σχετικά µικρό πεδίο πληµµυρικών κατακλύσεων για τις ορεινές περιοχές λόγω των έντονων κλίσεων, σε αντίθεση µε τις πεδινές περιοχές που η έκταση της κατάκλυσης ξεπερνούσε τα m από τις όχθες του ποταµού. Στις κατάντη περιοχές της λεκάνης σηµειώνονται οι υψηλότερες τιµές παροχής, γιατί δέχονται όλα τα ύδατα του Υδατικού ιαµερίσµατος. Οι καταστροφές που θα µπορούσαν να προκαλέσουν οι πληµµύρες που µελετήθηκαν, σε κατοικηµένες περιοχές είναι µικρές, εφόσον στις περισσότερες περιοχές δεν υπάρχουν κοντά 5

6 στον ποταµό οικισµοί. Αντίθετα, οι γεωργικές εκτάσεις θα υποστούν σηµαντικές καταστροφές στις περισσότερες περιπτώσεις. Τέλος, πολλά ήταν τα προβλήµατα που έπρεπε να λυθούν κατά τη διάρκεια της ολοκλήρωσης της παρούσας µελέτης, όµως αντιµετωπίστηκαν µε επιτυχία και εκπληρώθηκε ο στόχος που είχε τεθεί. Λέξεις κλειδιά: Οδηγίας 2007/60/ΕΚ, πληµµυρική κατάκληση, χάρτης κινδύνου πληµµύρας, χάρτης επικινδυνότητας πληµµύρας 6

7 ABSTRACT The need to confront the problems of flood management, led the European Union in adopting the Directive 2007/60, for the management of flood s hazards. The main objective of the Directive is the reduction of the negative effects on human health, environment, cultural heritage and economical activities. This thesis aims to develop hazard maps and flood risk maps for the river basin Pinios, in implementation of Directive 2007/60/EC. The study area is located in the central - eastern part of mainland Greece and consists of the prefectures of Karditsa, Larissa, Magnisia and Trikala. The study area is estimated about Km2 and the residents are about The software program which is used to determine the flood coverage is the HEC-RAS (US ARMY CORPS OF ENGINEERS), while the creation of rivers modelling by digital geographic data and the presentation of the results was based on HEC-GeoRAS 9 (extension of ArcMap), at ArcGIS 9.3.environment. Firstly, the collection and the processing of raw data such as digital terrain model, land use maps and hydrological information well done. Then, four representative areas of the river were selected for the study and, after that, the hydraulic simulation of the flow, along the river, for a return period T = 50, 100 and 500 years, so as to make an assessment of the slope of the line power and depths of piezometric, were assessed. In this way, the preparation of flood risk maps and flood hazard maps was succeeded. The results showed, relatively, small flood coverage in mountain areas because of steep gradients, in contrast to the lowlands, were the extent of the flood coverage was over m from the riverbank. In the downstream area of the basin, highest flow rates were observed, because this area is the acceptor all the waters, of the water district. The damage, that the studied flooding could caused, in residential areas, are small, since there are few settlements close to the river, in most areas. In contrast, agricultural land will present significant damage in most cases. Finally, it should bee noticed, that there were many problems, that they should be solved, during the completion of this study but they were treated successfully and the initial targetwas fulfil. Keywords: Directive 2007/60/EC, flood, flood risk maps, flood hazard maps 7

8 ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ ΠΡΟΛΟΓΟΣ...4 ΠΕΡΙΛΗΨΗ...5 ABSTRACT ΕΙΣΑΓΩΓΗ Πληµµύρες Οδηγία 2007/60 για τη διαχείριση του κινδύνου πληµµύρας Σύνδεση της Οδηγίας 2007/60/ΕΚ µε την Οδηγία 2000/60/ΕΕ Γεωγραφικά Συστήµατα Πληροφοριών (GIS) Σκοπός Εργασίας ΠΕΡΙΟΧΗ ΜΕΛΕΤΗΣ Γεωγραφικά στοιχεία Φυσικά χαρακτηριστικά Κοινωνικοοικονοµικά χαρακτηριστικά Το φυσικό περιβάλλον της περιοχής Γεωλογία της περιοχής Υδρογεωλογία της περιοχής Υδροµετρικά Στοιχεία Πληµµυρικά Γεγονότα στη Θεσσαλία ΥΛΙΚΑ ΚΑΙ ΜΕΘΟ ΟΙ Υλικό Γεωµορφολογική και Υδρολογική Ανάλυση Λεκάνης ηµιουργία Αρχείου Γεωµετρικών εδοµένων Υδραυλική Προσοµοίωση Υδατορεύµατος ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ Γεωµορφολογία και Υδρολογία της Περιοχής Μελέτης

9 4.2 Υδραυλική Προσοµοίωση Υδατορευµάτων Σύνθεση Χαρτών Πληµµύρας Μέτρα ιαχείρισης Πληµµύρας Μέτρα αντιµετώπισης και διαχείρισης της πληµµύρας Μέτρα αντιµετώπισης πληµµύρας στο Θεσσαλικό χώρο ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ - ΣΥΖΗΤΗΣΗ...85 ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ...87 ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ Ι...91 ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ ΙI

10 1. ΕΙΣΑΓΩΓΗ 1.1 Πληµµύρες Σύµφωνα µε το Άρθρο 2, του πρώτου Κεφαλαίου της Οδηγίας 2007/60/ΕΚ για τη διαχείριση των κινδύνων πληµµύρας, πληµµύρα ορίζεται η προσωρινή κάλυψη µε νερό εδάφους, που σε φυσιολογικές συνθήκες δεν καλύπτεται από νερό. Με αυτό τον όρο καλύπτονται πληµµύρες από ποτάµια, χείµαρρους, εφήµερα υδατορεύµατα ή από τη θάλασσα (σε παράκτιες περιοχές). Συνήθως οφείλονται στις κλιµατολογικές συνθήκες και ενισχύονται από τη µορφολογία του εδάφους. Οι κυριότερες αιτίες που τις προκαλούν είναι οι εξής: Ραγδαίες και παρατεταµένες βροχές (φθινοπωρινές πληµµύρες) Ταχεία τήξη χιονιών και παγετώνων (πληµµύρες της άνοιξης) Ανύψωση της στάθµης της θάλασσας, λόγω παλιρροιακών φαινοµένων Εφόρµηση της θάλασσας στην ξηρά, λόγω τσουνάµι Απότοµη διάρρηξη φράγµατος τεχνητής λίµνης Οι πληµµύρες αποτελούν τη δεύτερη πιο συχνή φυσική καταστροφή, µετά τις δασικές πυρκαγιές. Συνήθως είναι αναµενόµενες και εκδηλώνονται είτε ως βραδείας εξέλιξης (ετήσιες) πληµµύρες, οι οποίες δεν προκαλούν µεγάλες καταστροφές, είτε ως ξαφνικά γεγονότα (flash floods), που έχουν σοβαρές επιπτώσεις στις ανθρώπινες κοινωνίες που πλήττουν (Λέκκας 2009). Τα τελευταία χρόνια οι πληµµύρες είναι οι πιο συνήθεις φυσικές καταστροφές στην Ευρώπη. Η ένταση τους έχει δηµιουργήσει ιδιαίτερη ανησυχία στην κοινή γνώµη λόγω των αυξηµένων απωλειών σε ανθρώπινες ζωές, αλλά και των εκτεταµένων οικονοµικών ζηµιών. Οι πληµµύρες µπορεί να έχουν και σοβαρές περιβαλλοντικές επιπτώσεις, όπως για παράδειγµα όταν κατακλύζονται εγκαταστάσεις επεξεργασίας λυµάτων ή όταν πλήττονται εργοστάσια στα οποία υπάρχουν µεγάλες ποσότητες τοξικών χηµικών προϊόντων. Επίσης, µπορεί να καταστρέψουν υγροτόπους και να µειώσουν τη βιοποικιλότητα. (Ε.Ο.Κ.Ε., 2005) Η εκδήλωση πληµµυρικών γεγονότων στην Ελλάδα είναι, ως επί το πλείστον, απόρροια της έντονης γεωγραφικής µεταβλητότητας των κλιµατικών στοιχείων λόγω της συνύπαρξης ανεπτυγµένης ακτογραµµής και ορεογραφίας. Η οροσειρά της Πίνδου διαδραµατίζει σηµαντικό ρόλο και αποτελεί ένα «υδρολογικό σύνορο» µιας και η µέση ετήσια βροχόπτωση στη υτική Ελλάδα είναι της τάξης των 1800mm ενώ στα Ανατολικά το αντίστοιχο µέγεθος είναι περίπου 400mm (Γκιόκας Α., 2009). Στην παρακάτω εικόνα, παρατίθενται οι µέσες 10

11 υπερετήσιες βροχοπτώσεις ανά υδατικό διαµέρισµα στην Ελλάδα για το διάστηµα Εικόνα 1.1: Μέση υπερετήσια βροχόπτωση (mm) για την περίοδο ανά υδατικό διαµέρισµα, Πηγή: ( ΕΤΥΜΠ) Figure 1.1: Average over annual rainfall (mm) for the period per water district Ωστόσο, η παρατήρηση σχετικά µε την ανοµοιοµορφία των βροχοπτώσεων δεν συµβαδίζει και µε αντίστοιχη εκδήλωση πληµµυρικών γεγονότων στο ανατολικό και δυτικό µέρος της χώρας. Συνεπώς, παρότι οι βροχοπτώσεις στα δυτικά είναι κατά περίπου τρεις φορές µεγαλύτερες απ ότι στα ανατολικά, οι πληµµυρικές απορροές στα ανατολικά είναι κατά πολύ συχνότερες (Γκιόκας Α., 2009). 1.2 Οδηγία 2007/60 για τη διαχείριση του κινδύνου πληµµύρας Μολονότι οι πληµµύρες αποτελούν φυσικό φαινόµενο και η πλήρης πρόληψη τους είναι αδύνατη, µια συνεκτική και µακροπρόθεσµη στρατηγική διαχείρισης των κινδύνων πληµµύρας είναι ικανή να αντιστρέψει την αυξητική τάση των ζηµιών που οφείλονται σε αυτές (Γιαννόπουλος Σ., χχ). Το Ευρωπαϊκό Κοινοβούλιο και το Συµβούλιο της 23ης Οκτωβρίου 2007 εξέδωσε την Οδηγία 2007/60/EK για την αξιολόγηση και τη διαχείριση των κινδύνων πληµµύρας, που τέθηκε σε ισχύ στις 26 Νοεµβρίου Η Οδηγία αυτή συµπληρώνει την Οδηγία πλαισίου για τα νερά 2000/60/ΕΚ, όσον αφορά στη διαχείριση του πληµµυρικού κινδύνου. 11

12 Σκοπός της Οδηγίας 2007/60 είναι η θέσπιση πλαισίου για την αξιολόγηση και τη διαχείριση των κινδύνων πληµµύρας, µε στόχο τη µείωση των αρνητικών συνεπειών στην ανθρώπινη υγεία, το περιβάλλον, την πολιτιστική κληρονοµιά και τις οικονοµικές δραστηριότητες. Έτσι, για την αντιµετώπιση του φαινόµενου της πληµµύρας, είναι υποχρεωτική για τα κράτη µέλη της Ευρωπαϊκής Ένωσης η προκαταρκτική αξιολόγηση των κινδύνων πληµµύρας, η χαρτογράφηση σε όλες τις περιοχές όπου υπάρχει σηµαντικός κίνδυνος πληµµύρας και η εκπόνηση σχεδίων διαχείρισης κινδύνων πληµµύρας. ηλαδή, η εφαρµογή της οδηγίας θα γίνει σε τρία στάδια. Το πρώτο στάδιο, σύµφωνα µε το Κεφάλαιο ΙΙ της Οδηγίας 2007/60/ΕΚ, θα είναι µια προκαταρκτική αξιολόγηση των κινδύνων πληµµύρας στις λεκάνες απορροής ποταµών και στις αντίστοιχες παράκτιες ζώνες, που θα έχει ολοκληρωθεί µέχρι το Το στάδιο αυτό θα περιλαµβάνει χάρτες των περιοχών σε κατάλληλη κλίµακα, µε απεικόνιση ορίων των λεκανών και των υπολεκανών απορροής ποταµών, αλλά και περιγραφή των τοπογραφικών χαρακτηριστικών και των χρήσεων γης. Επίσης, θα πρέπει να γίνει περιγραφή των πληµµυρών, οι οποίες είχαν σηµαντικές αρνητικές επιπτώσεις στις ανθρώπινες ζωές, στις οικονοµικές δραστηριότητες και στο περιβάλλον. Το δεύτερο στάδιο (Κεφάλαιο ΙΙΙ, Οδηγία 2007/60/ΕΚ) περιλαµβάνει την εκπόνηση χαρτών κινδύνου πληµµύρας και χαρτών επικινδυνότητας σε κατάλληλη κλίµακά για περιοχές (λεκάνες) που µπορεί να πληµµυρίσουν σύµφωνα µε τα σενάρια χαµηλής, µέσης ή υψηλής πιθανότητας. Για κάθε σενάριο υπολογίζεται η έκταση που κατακλύζεται, το βάθος νερού και αναλόγως η ταχύτητα ή η παροχή υδάτων. Οι χάρτες επικινδυνότητας περιγράφουν τις δυνητικές αρνητικές συνέπειες για κάθε σενάριο πληµµύρας, όπως ο αριθµός κατοίκων που ενδέχεται να πληγούν, ο τύπος οικονοµικής δραστηριότητας στην περιοχή, οι εγκαταστάσεις και οι πηγές ρύπανσης. Τα κράτη µέλη θα πρέπει να µεριµνήσουν ώστε η κατάρτιση των χαρτών επικινδυνότητας και των χαρτών κινδύνων πληµµύρας να έχει ολοκληρωθεί έως τις 22 εκεµβρίου Στο τρίτο στάδιο (Κεφάλαιο ΙV, Οδηγία 2007/60/ΕΚ), τα κράτη µέλη θα πρέπει να εκπονήσουν συντονισµένα σχέδια διαχείρισης της επικινδυνότητας µέχρι το Τα σχέδια αυτά θα περιλαµβάνουν µέτρα µείωσης της πιθανότητας πληµµύρας και των συνεπειών της µε απαγορεύσεις σε µη αειφόρες πρακτικές ως προς τις χρήσεις γης. Επίσης, θα πρέπει να προβλέπουν τρόπους θωράκισης των περιοχών από το ενδεχόµενο πληµµύρας και µείωσης των δυνητικών επιπτώσεων, αλλά και την προετοιµασία του πληθυσµού για το ενδεχόµενο πληµµύρας. Τέλος οι εκτιµήσεις επικινδυνότητας για πληµµυρικά φαινόµενα θα 12

13 επανεξετάζονται και θα αναπροσαρµόζονται αναλόγως των επιπτώσεων της κλιµατικής αλλαγής καθώς και της έντασης και της συχνότητας των πληµµυρικών φαινοµένων µακροπρόθεσµα (Γκιόκας Α., 2009). Τέλος, στην Οδηγία 2207/60/ΕΚ αναφέρονται σαφείς και συγκεκριµένες προθεσµίες για κάθε µία από τις διαδικασίες που καθορίζει. Το χρονοδιάγραµµα περουσιάζεται στον Πίνακα 1.1. Πίνακας 1.1 : Χρονοδιάγραµµα εφαρµογής της Οδηγίας 2007/60/ΕΚ Table 1.1: Timetable for implementation of Directive 2007/60/EC α/α ιαδικασία Ηµεροµηνία 1 Έναρξη ισχύος της Οδηγίας (άρθρο 18) Συµµόρφωση των Κρατών Μελών µε την Οδηγία (άρθρο 17) Θέσπιση τεχνικών υποδειγµάτων (άρθρο 11) για: Την προκαταρκτική αξιολόγηση των κινδύνων πληµµύρας (άρθρο 4 παρ.4) Τους χάρτες επικινδυνότητας πληµµύρας και τους χάρτες κινδύνων πληµµύρας (άρθρο 6 παρ. 8) Τα σχέδια των κινδύνων πληµµύρας (άρθρο 7 παρ. 5) ιοικητικές ρυθµίσεις (άρθρο 3) Προκαταρκτική αξιολόγηση των κινδύνων πληµµύρας(άρθρα 4 και 5) Χάρτες επικινδυνότητας πληµµύρας και χάρτες κινδύνων πληµµύρας (άρθρο 6) 7 Σχέδια διαχείρισης των κινδύνων πληµµύρας (άρθρα 7 και8) Ενηµέρωση του κοινού και διαβούλευση (άρθρο 9) και Οδηγία WFD (άρθρο 14): Χρονοδιάγραµµα και πρόγραµµα εργασιών (άρθρο 14παρ. 1α) Ενδιάµεση επισκόπηση των σηµαντικών ζητηµάτων διαχείρισης των υδάτων (άρθρο 14 παρ. 1β) Αντίγραφο του προσχεδίου διαχείρισης λεκάνης απορροής (άρθρο 14 παρ.1γ) Χρήση των υφιστάµενων εργαλείων (άρθρο 13) Καταληκτικές ηµεροµηνίες της Οδηγίας 2000/60/ΕΚ: Σχέδια διαχείρισης λεκάνης απορροής ποταµού (RBMP): ηµοσίευση Αναθεώρηση και ενηµέρωση Αναθεώρηση της ανάλυσης του άρθρου 5 11 Επανεξέταση και επικαιροποίηση (εφόσον χρειάζεται) προκαταρκτικής αξιολόγησης κινδύνου πληµµύρας πιθανή επίδραση κλιµατικών αλλαγών στη συχνότητα πληµµύρων (άρθρο 14, παρ. 1 και 4) 12 Επανεξέταση και επικαιροποίηση (εφόσον χρειάζεται) χαρτών επικινδυνότητας πληµµύρας και χαρτών κινδύνων πληµµύρας πιθανή επίδραση κλιµατικών αλλαγών στη συχνότητα πληµµύρων (άρθρο 14, παρ. 2 και 4) 13 Επανεξέταση και επικαιροποίηση (εφόσον χρειάζεται) των χαρτών κινδύνων πληµµύρας και των σχεδίων διαχείρισης των κινδύνων πληµµύρας συµπεριλαµβανοµένων των στοιχείων του µέρους Β του Παραρτήµατος πιθανή επίδραση κλιµατικών αλλαγών στη συχνότητα πληµµύρων (άρθρο 14, παρ. 3 και 4) και στη συνέχεια ανά εξαετία και στη συνέχεια ανά εξαετία και στη συνέχεια ανά εξαετία 13

14 1.3 Σύνδεση της Οδηγίας 2007/60/ΕΚ µε την Οδηγία 2000/60/ΕΕ Η επιτυχής εφαρµογή της Οδηγίας 2007/60, δεν περιορίζεται µόνο στην τήρηση των τριών σταδίων, που αναφέρθηκαν στο προηγούµενο κεφάλαιο, αλλά και στην ταυτόχρονη τήρηση απαιτήσεων που έχουν θεσπιστεί µε άλλα κοινοτικά νοµοθετικά κείµενα. Συχνά η οδηγία για τη διαχείριση του κινδύνου πληµµύρας παραπέµπει στην Οδηγία 2000/60/ΕΕ, ώστε να λειφθούν κατάλληλα µέτρα που θα συντονίζουν αυτές τις δύο οδηγίες. Η Οδηγία - Πλαίσιο για τα Νερά 2000/60/ΕΚ αποτελεί µια καινοτόµο και ολιστική προσπάθεια προστασίας και διαχείρισης των υδατικών πόρων. Η εφαρµογή της είναι υποχρεωτική για όλα τα κράτη-µέλη και σηµατοδοτεί την έναρξη µίας νέας εποχής στην περιβαλλοντική πολιτική της Ε.Ε (Kaika, 2003). Επιβάλλει την ανάπτυξη ολοκληρωµένων σχεδίων διαχείρισης για κάθε λεκάνη απορροής ποταµού µε στόχο την επίτευξη καλής οικολογικής και χηµικής κατάστασης και φιλοδοξεί, µεταξύ των άλλων, να συµβάλλει στο µετριασµό των επιπτώσεων των πληµµύρων. Ο συντονισµός των δύο οδηγιών αποτελεί την ολοκληρωµένη διαχείριση της λεκάνης απορροής ποταµών. Έτσι, στους χάρτες κινδύνου πληµµύρας θα περιγράφονται όχι µόνο οι δυνητικές αρνητικές συνέπειες που συνδέονται µε τις πληµµύρες, αλλά θα αναφέρονται και οι προστατευόµενες περιοχές (NATURA 2000) που αναφέρονται στην οδηγία πλαίσιο και ενδέχεται να πληγούν. Τέλος τα στάδια, που ορίζει η Οδηγία 2007/60, θα πρέπει να επαναλαµβάνονται κάθε 6 έτη συγχρονισµένα µε τα βήµατα της Οδηγίας 2000/60 µε αρχή το 2009 (Τσακίρης, 2009). 1.4 Γεωγραφικά Συστήµατα Πληροφοριών (GIS) Τα γεωγραφικά συστήµατα πληροφοριών είναι ένα οργανωµένο σύνολο από πέντε δοµικά στοιχεία που περιλαµβάνουν: υλικό εξοπλισµό (hardware), λογισµικό (software), γεωγραφικά δεδοµένα, ανθρώπινο δυναµικό και µεθόδους, που έχουν ως σκοπό τη συλλογή, καταχώριση, διαχείριση, ανάλυση, επεξεργασία και απόδοση, κάθε µορφής πληροφορίας που σχετίζεται µε τη γεωγραφική πληροφορία (Γκαγιαλής, 2008). Συνδέει τις γεωγραφικές τοποθεσίες µε πληροφορίες (οντότητες χαρτών), παράγοντας θεµατικούς χάρτες (µε περιγραφικά δεδοµένα), και έτσι τις οπτικοποιεί και βοηθά στην ανάλυση τους. Επίσης αποτελεί ένα ολοκληρωµένο σύστηµα χρήσιµο για τη διαδικασία λήψης αποφάσεων, µε αποτέλεσµα να χρησιµοποιείται από πολλούς θεσµικούς φορείς τα τελευταία χρόνια ( Το σύστηµα GIS µοντελοποιεί το χώρο συγκεντρώνοντας και συνδυάζοντας ένα πλήθος πληροφοριών. Για το σκοπό αυτό αποθηκεύει δεδοµένα σε ένα σύνολο από διαφορετικές 14

15 θεµατικές βαθµίδες (layers), όπως για παράδειγµα πόλεις, δρόµοι, κτίρια, αγωγοί, γεωγραφικό ανάγλυφο, λίµνες, ποτάµια, λοιπά σηµεία ενδιαφέροντος. Οι θεµατικές αυτές βαθµίδες συνδέονται µεταξύ τους µέσω γεωγραφικών συντεταγµένων, σε δύο διαστάσεις (γεωγραφικό µήκος και πλάτος), ακόµα και σε τρεις διαστάσεις. Αυτή είναι η απλή, αλλά εξαιρετικά ισχυρή αρχή λειτουργίας των GIS, που αποδεικνύεται πολύτιµη για την επίλυση πλήθους πραγµατικών προβληµάτων. Στην Εικόνα 1.2 παρουσιάζεται η αρχή λειτουργίας των GIS, όπου οι επιµέρους θεµατικές βαθµίδες χαρτογραφικής πληροφορίας συνδυάζονται σε µία και µόνο οπτική απεικόνιση, η οποία συνδέεται µε βάση δεδοµένων για το σύνολο των χαρακτηριστικών που αυτή η απεικόνιση περιλαµβάνει. Οι πληροφορίες που αποθηκεύονται και διαµορφώνουν τα χαρακτηριστικά του χάρτη είναι: η γεωγραφική πληροφορία, η προβολή (projection) πάνω στην οποία εκφράζεται η γεωγραφική πληροφορία και οι ιδιότητες του χαρακτηριστικού. Τα Γ.Σ.Π. σχεδιάστηκαν έτσι, ώστε να διαχειρίζονται µεγάλες, χωρικά προσανατολισµένες βάσεις δεδοµένων µε ποικιλία περιεχοµένου (αστικές εκτάσεις, φυσικοί πόροι, περιβάλλον). Αποθηκεύουν τόσο χωρικά (γεωγραφικά), όσο και περιγραφικά δεδοµένα κι έτσι βρίσκουν εφαρµογή σε πολλά πεδία, όπως για παράδειγµα στις τηλεπικοινωνίες, στα µοντέλα πρόβλεψης φυσικών καταστροφών και στα σχέδια διάσωσης πληθυσµού, στο κτηµατολόγιο καθώς και σε άλλα πολλά. Εικόνα 1.2: Αρχή λειτουργίας των GIS. Πηγή: Figure 1.2: Operating principle of GIS 15

16 Βασική και ουσιώδης χρήση του γίνεται και σε περιβαλλοντικά θέµατα, πεδίο που περικλείει πολλές εφαρµογές, όπως: µελέτες περιβαλλοντικών επιπτώσεων, διαχείριση παράκτιας ζώνης, ποιότητα νερού, εκτίµηση του θαλάσσιου ευτροφισµού, ανίχνευση περιβαλλοντικά ευαίσθητων περιοχών, χρήσεις γης, διαχείριση οικοσυστηµάτων, πρόβλεψη πληµµυρών, οριοθέτηση λεκανών απορροής ποταµών και εκτίµηση της ποιότητας του νερού στις εκβολές τους καθώς και άλλα (Κανλή, 2009). Τα εικονοστοιχεία συντονίζονται στο παγκόσµιο σύστηµα συντεταγµένων ή σε άλλα συστήµατα συντεταγµένων όπως αυτό που χρησιµοποιείται στην Ελλάδα, το ΕΓΣΑ 87 (Ελληνικό Γεωδαιτικό Σύστηµα Αναφοράς 1987). Η εφαρµογή της Οδηγίας 2007/60 απαιτεί τη διαχείριση πλήθους χωρικών δεδοµένων και ως συνέπεια µπορεί να επωφεληθεί από τη χρήση των Γεωγραφικών Συστηµάτων Πληροφοριών. Επιπρόσθετα η Οδηγία αναφέρει σαφώς ότι οι εκθέσεις των χωρικών δεδοµένων από τα Κράτη Μέλη πρέπει να γίνεται σε µορφή Γ.Σ.Π. Οι τεχνικές των Γ.Σ.Π. είναι απαραίτητες για την προετοιµασία ποικίλων επιπέδων (layers) πληροφοριών (π.χ. των χαρακτηριστικών των λεκανών απορροής και των υδατικών συστηµάτων). Η χρήση GIS-layers αποτελεί έναν πολύ αποτελεσµατικό τρόπο αναφοράς των πληροφοριών από τα Κράτη Μέλη προς την Επιτροπή, διότι µε τη χρήση τους µπορούν να δηµιουργηθούν όλοι οι απαραίτητοι χάρτες (EC, Guidance N09, 2003). 1.5 Σκοπός Εργασίας Σκοπός της παρούσας εργασίας είναι η εκπόνηση χαρτών κινδύνου πληµµύρας στα πλαίσια εφαρµογής της Οδηγίας 2007/60, του Ευρωπαϊκού Κοινοβουλίου για την αξιολόγηση και τη διαχείριση των κινδύνων πληµµύρας, στο υδατικό διαµέρισµα της Θεσσαλίας. Αντικείµενο της έρευνας αποτέλεσαν: η γεωµορφολογική και υδρολογική ανάλυση της λεκάνης απορροής του ποταµού Πηνειού η επιλογή χαρακτηριστικών περιοχών του υδατορεύµατος προς µελέτη η δηµιουργία αρχείων γεωµετρικών δεδοµένων για κάθε µέρος που επιλέχθηκε η υδραυλική προσοµοίωση των υδατορευµάτων η εκπόνηση χαρτών κινδύνου πληµµύρας και επικινδυνότητας οι προτάσεις διαχειριστικών σχεδίων της πληµµυρικής κατάκλυσης 16

17 2. ΠΕΡΙΟΧΗ ΜΕΛΕΤΗΣ 2.1 Γεωγραφικά στοιχεία Η παρούσα µελέτη αφορά το υδατικό διαµέρισµα της Θεσσαλίας, το οποίο εντοπίζεται στο κεντρικό ανατολικό τµήµα του ηπειρωτικού κορµού της Ελλάδος και απαρτίζεται από τους Νοµούς Καρδίτσας, Λαρίσης, Μαγνησίας και Τρικάλων, αλλά και µικρά τµήµατα των Νοµών Φθιώτιδας, Πιερίας και Γρεβενών (Εικόνα 2.1). Συνορεύει προς Βορρά µε τις Περιφέρειες υτικής και Κεντρικής Μακεδονίας, προς Νότο µε την Περιφέρεια Στερεάς Ελλάδος, υτικά µε την Περιφέρεια Ηπείρου, ενώ Ανατολικά βρέχεται από το Αιγαίο Πέλαγος. Η έκταση της περιοχής µελέτης υπολογίζεται περί τα Km 2. Εικόνα 2.1 : Νοµοί που απαρτίζουν το υδατικό διαµέρισµα της Θεσσαλίας Figure 2.1: Prefectures, which compose the Thessaly s water district H πεδιάδα της Θεσσαλίας αποτελεί µία κλειστή λεκάνη, που περιβάλλεται από ορεινούς όγκους. Βόρεια από τα Αντιχάσια, δυτικά από την οροσειρά της Πίνδου, νότια από το όρος Όθρυς και ανατολικά από τον Όλυµπο και Όσσα, δια µέσου των οποίων ο ποταµός Πηνειός βρίσκει διέξοδο προς το Αιγαίο. Η Θεσσαλία διαιρείται, από τους λεγόµενους κεντρικούς λόφους, σε δύο µικρότερες πεδιάδες, της Καρδίτσας στα δυτικά και της Λάρισας στα ανατολικά. 17

18 2.2 Φυσικά χαρακτηριστικά Γεωµορφολογία Το υδατικό διαµέρισµα της Θεσσαλίας παρουσιάζει απλή γεωµορφολογική εικόνα, µε ορεινά τµήµατα περιµετρικά και πεδινά στις κεντρικές περιοχές. Υπάρχουν πέντε ορεινοί όγκοι, µεταξύ των οποίων ο Όλυµπος, µε υψόµετρο m, το ψηλότερο στην Ελλάδα. Το πεδινό τµήµα καλύπτει σχεδόν το 35% της περιοχής µελέτης, ενώ η υπόλοιπη είναι ορεινή ηµιορεινή (26%), µε υψόµετρο πάνω από 600 m, και λοφώδες (39%), µε υψόµετρο m. Η πεδιάδα της Θεσσαλίας είναι η µεγαλύτερη του ελληνικού χώρου. Η ακτογραµµή της περιοχής µελέτης είναι ήπια χωρίς σηµαντικό διαµελισµό, µε εξαίρεση τον Παγασητικό κόλπο. Ο µεγαλύτερος ποταµός του υδατικού διαµερίσµατος, αλλά και ο τρίτος σε µέγεθος στην Ελλάδα, είναι ο Πηνειός. Κλίµα Το υδατικό διαµέρισµα διαιρείται σε τρεις περιοχές, την ανατολική παράκτια και ορεινή, µε µεσογειακό κλίµα, την κεντρική πεδινή, µε ηπειρωτικό κλίµα και τη δυτική ορεινή, µε ορεινό κλίµα. Η µέση ετήσια θερµοκρασία κυµαίνεται από 16 ως 17 C. Το ετήσιο θερµοµετρικό εύρος ξεπερνά τους 22 C. Οι πιο θερµοί µήνες είναι ο Ιούλιος και ο Αύγουστος και οι πιο ψυχροί ο Ιανουάριος, ο Φεβρουάριος και ο εκέµβριος. Οι παγετοί είναι συχνοί και εµφανίζονται κατά την περίοδο του Νοεµβρίου µε Απριλίου (ΥΠΑΝ, 2004). Το ύψος των ατµοσφαιρικών κατακρηµνισµάτων είναι σχετικά µεγάλο στα δυτικά, στη συνέχεια µειώνεται στα πεδινά και αυξάνεται πάλι στο ορεινό ανατολικό τµήµα. Ενδεικτικές τιµές της ετήσιας βροχόπτωσης είναι 468 mm στο σταθµό Λάρισας, 550 mm στο σταθµό Τυρνάβου και mm στον πιο ορεινό σταθµό του Μουζακίου (Κουτσογιάννης, 1988). Οι πιο βροχεροί µήνες είναι από τον Οκτώβριο ως τον Ιανουάριο, ενώ οι πιο ξηροί οι Ιούλιος και Αύγουστος. Οι χιονοπτώσεις είναι συνηθισµένες, ιδιαίτερα στα ορεινά της Θεσσαλίας, και γίνονται πιο έντονες από τα νότια προς τα βόρεια και από τα ανατολικά προς τα δυτικά. Οι περισσότερες χιονοπτώσεις παρατηρούνται τους µήνες Ιανουάριο και Φεβρουάριο. 2.3 Κοινωνικοοικονοµικά χαρακτηριστικά Η οικονοµία της Θεσσαλίας, λόγω της µεγάλης πεδινής επιφάνειας, στηρίζεται σε µεγάλο βαθµό στη γεωργία. Η ποσοστιαία συµµετοχή του πρωτογενή τοµέα στην οικονοµία είναι περίπου 24%, σύµφωνα µε την Eurostat Παρατηρείται σηµαντική µείωση από το 2001, όπου οι απασχολούµενοι εργαζόµενοι στη γεωργία ήταν 38,7%. Κυριότερα προϊόντα της αγροτικής παραγωγής είναι τα σιτηρά, ο καπνός, το βαµβάκι και πολλά οπωροκηπευτικά 18

19 (Επιχειρησιακό πρόγραµµα Θεσσαλίας, ). Επίσης, εξέχουσα θέση στις καλλιέργειες κατέχει η αµπελουργία, µε την παραγωγή επιτραπέζιου σταφυλιού, αλλά και σταφυλιού για παραγωγή κρασιού. Παράλληλα, υπάρχει αξιόλογη βιοµηχανική ανάπτυξη (21% της οικονοµίας) µε κυριότερο αντικείµενο την επεξεργασία των αγροτικών, κτηνοτροφικών και δασοκοµικών προϊόντων. Ο πληθυσµός της περιοχής µελέτης, µε βάση τα απογραφικά στοιχεία της ΕΣΥΕ (2001), ανέρχονται στους , όπως φαίνεται και στον παρακάτω πίνακα. Πίνακας 2.1 : Ο πληθυσµός και η επιφάνεια των νοµών εντός του υδατικού διαµερίσµατος της Θεσσαλίας (Πηγή: Table 2.1: The population and the total area of the prefectures in Thessaly s water district Νοµός Πληθυσµός Επιφάνεια (Km 2 ) Λάρισας Μαγνησίας Τρικάλων Καρδίτσας Φθιώτιδας Πιερίας Γρεβενών Σύνολο Το εθνικό οδικό δίκτυο, της περιοχής µελέτης, κατατάσσεται σε πρωτεύον, δευτερεύον και τριτεύον. Από την Περιφέρεια Θεσσαλίας διέρχεται ο οδικός άξονας Πατρών Αθηνών Θεσσαλονίκης Ευζώνων (ΠΑΘΕ) που ανήκει στο πρωτεύον δίκτυο. Στο δευτερεύον δίκτυο ανήκει η Εθνική Οδός 13 (Ε.Ο.) που ενώνει την Ελευσίνα Θήβα Λιβαδειά Χάνι Λαµία οµοκό Φάρσαλα Λάρισα Ελασσόνα Κοζάνη Πτολεµαϊδα µε Φλώρινα - Νίκη και τέλος τα σύνορα. Ακόµη, στο δευτερεύον δίκτυο ανήκει η Ε.Ο. 6 που ενώνει Βόλο Λάρισα Τρίκαλα Κατάρα Μέτσοβο Ιωάννινα Ηγουµενίτσα. Ως µέρος του τριτεύοντος δικτύου είναι η Ε.Ο. 26 Ελασσών- εσκάτη, όλα τα τµήµατα των Εθνικών Οδών που έχουν εγκαταλειφθεί χωρίς να αποχαρακτηρισθούν και οι οδοί παρόδιας εξυπηρέτησης (SR) αξόνων του ευτερεύοντος Οδικού ικτύου (Μαριολάκος κ.α., 2003). Στη παρακάτω εικόνα διακρίνονται το οδικό δίκτυο και το δίκτυο σιδηροδροµικών γραµµών της περιοχής. 2.4 Το φυσικό περιβάλλον της περιοχής Το µεγαλύτερο µέρος της Θεσσαλίας καταλαµβάνεται από καλλιεργήσιµες εκτάσεις. Το έδαφος είναι κατά κύριο λόγο πεδινό, ενώ οι λοφώδεις και ηµιορεινές εκτάσεις είναι ως επί το πλείστον βραχώδεις µε µικρή φυσική βλάστηση αποτελούµενη από θαµνώδη και αείφυλλα - πλατύφυλλα. Επίσης, ένα µικρό ποσοστό των εκτάσεων της περιοχής που δεν καλλιεργούνται ανήκει στα χορτολίβαδα. Όµως, υπάρχουν σηµαντικές εκτάσεις µε δάση 19

20 πλατύφυλλων, κωνοφόρων, φυλλοβόλων και µεσογειακή µακία, όχι όµως σε πολύ καλή κατάσταση διατήρησης, κυρίως εξαιτίας της επί σειρά πολλών δεκαετιών εκτατικής κτηνοτροφίας µε αιγοπρόβατα και του παραγωγικού χαρακτήρα που έχει δοθεί στα δρυοδάση Όπως φαίνεται στην εικόνα που ακολουθεί, η αγροτικές περιοχές κυριαρχούν µε ποσοστό 44.8% και η επόµενη µεγαλύτερη έκταση καταλαµβάνουν οι ανοιχτοί χώροι µε λίγη ή καθόλου βλάστηση και ο συνδυασµός της θαµνώδους ή/και ποώδους βλάστησης µε 36% της συνολικής έκτασης. Οι περιοχές που καλύπτονται από δάση (16.7%) βρίσκονται στο ορεινό Πήλιο, σε περιοχές κοντά στα Τρίκαλα όπως είναι η Ελάτη, η Πύλη Τρικάλων, το δασικό σύµπλεγµα της Όσσας και ο Κέδρος στο νοµό Καρδίτσας. Οι τεχνητές επιφάνειες, όπως οι αστικές περιοχές, οι βιοµηχανικές και εµπορικές ζώνες και τα ορυχεία καταλαµβάνουν 2%, ενώ η επιφάνεια των υγρών ζωνών σε συνδυασµό µε τις υδάτινες επιφάνειες καταλαµβάνουν λιγότερο και από το 0.5% της περιοχής. ( Σύµφωνα µε τη χωρική ανάλυση που πραγµατοποιήθηκε, φαίνεται πως οι αγροτικές περιοχές αντιστοιχούν στα χαµηλά υψόµετρα της περιοχής, ενώ στα υψηλά υψόµετρα αντιστοιχούν επί το πλείστον οι δασικές περιοχές που αναφέρθηκαν πρωτύτερα, όπως φαίνεται στη Εικόνα 2.2. Χάρτης Κάλυψης γης του Υδατικού ιαµερίσµατος της Θεσσαλίας Εικόνα 2.2 : Χρήσεις γης του υδατικού διαµερίσµατος της Θεσσαλίας (Πηγή: Corine Land Cover 2000) Figure 2.2: Land use of Thessaly s water district 20

21 Τέλος, το Ευρωπαϊκό Οικολογικό ίκτυο Περιοχών, δίκτυο NATURA 2000, έχει εντάξει στην λίστα των φυσικών τύπων οικοτόπων και οικοτόπων ειδών, αρκετές περιοχές οι οποίες εντοπίζονται στο υδατικό διαµέρισµα της Θεσσαλίας (Εικόνα. 2.3). Οι περιοχές αυτές, σηµαντικές σε ευρωπαϊκό επίπεδο, αποτελούν «Ζώνες Ειδικής Προστασίας» (Special Protection Areas - SPA) ή/και «Τόποι Κοινοτικής Σηµασίας» (SCI) και παρουσιάζονται στον Πίνακα 2.2. Εικόνα 2.3 : Περιοχές Natura του υδατικού διαµερίσµατος της Θεσσαλίας (Πηγή: Figure 2.3: Areas of the Natura network in Thessaly s water district 21

22 Πίνακας 2.2: Πίνακας περιοχών NATURA στο υδατικό διαµέρισµα της Θεσσαλίας (Πηγή: Table 2.2: Table of NATURA areas in Thessaly s water district Κωδικός Ονοµασία Τόπου Έκταση (ha) Είδος Χαρακτηρισµού Νοµός Καρδίτσας GR ΠΕΡΙΟΧΗ ΛΙΜΝΗΣ ΤΑΥΡΩΠΟΥ SCI GR ΑΓΡΑΦΑ SCI GR Νοµός Λαρίσης ΚΑΤΩ ΟΛΥΜΠΟΣ - ΚΑΛΛΙΠΕΥΚΗ SCI GR ΑΙΣΘΗΤΙΚΟ ΑΣΟΣ ΟΣΣΑΣ SCI GR GR ΚΑΡΛΑ - ΜΑΥΡΟΒΟΥΝΙ - ΚΕΦΑΛΟΒΡΥΣΟ ΒΕΛΕΣΤΙΝΟΥ- ΝΕΟΧΩΡΙ ΑΙΣΘΗΤΙΚΟ ΑΣΟΣ ΚΟΙΛΑ ΑΣ ΤΕΜΠΩΝ SCI SCI/SPA GR ΟΡΟΣ ΜΑΥΡΟΒΟΥΝI SPA GR ΟΡΟΣ ΟΣΣΑ SPA GR GR ΚΑΤΩ ΟΛYΜΠΟΣ, ΟΡΟΣ ΓΟ ΑΜΑΝI ΚΑI ΚΟIΛΑ Α ΡΟ IΑΣ ΣΤΕΝΑ ΚΑΛΑΜΑΚIΟΥ ΚΑI ΟΡΗ ΖΑΡΚΟΥ SPA SPA GR ΣΤΕΝΑ ΚΑΛΑΜΑΚΙΟΥ SCI GR ΠΕΡΙΟΧΗ ΘΕΣΣΑΛΙΚΟΥ ΚΑΜΠΟΥ SPA GR ΠΕΡΙΟΧΗ ΦΑΡΣΑΛΩΝ SPA GR ΠΕΡΙΟΧΗ ΤΥΡΝΑΒΟΥ SPA GR GR GR Νοµός Μαγνησίας ΟΡΟΣ ΠΗΛΙΟ ΚΑΙ ΠΑΡΑΚΤΙΑ ΘΑΛΑΣΣΙΑ ΖΩΝΗ ΕΛΟΣ ΣΟΥΡΠΗΣ - ΚΟΥΡΙ ΑΛΜΥΡΟΥ ΟΡΟΣ ΟΘΡΥΣ, ΒΟΥΝΑ ΓΚΟΥΡΑΣ ΚΑΙ ΦΑΡΑΓΓΙ ΠΑΛΑΙΟΚΕΡΑΣΙΑΣ SCI SCI SPA Νοµός Πιερίας GR ΟΡΟΣ ΟΛΥΜΠΟΣ SCI/SPA GR ΟΡΟΣ ΤΙΤΑΡΟΣ SCI Νοµός Τρικάλων GR ΑΣΠΡΟΠΟΤΑΜΟΣ SCI GR ΚΕΡΚΕΤΙΟ ΟΡΟΣ - (ΚΟΖΙΑΚΑΣ) SCI GR ΑΝΤΙΧΑΣΙΑ ΟΡΗ - ΜΕΤΕΩΡΑ SCI GR ΠΟΤΑΜΟΣ ΠΗΝΕΙΟΣ ΑΝΤΙΧΑΣΙΑ ΟΡΗ SPA GR ΚΟΡΥΦΕΣ ΟΡΟΥΣ ΚΟΖΙΑΚΑ SPA 22

23 2.5 Γεωλογία της περιοχής Η περιοχή της Θεσσαλίας, γεωλογικά, εκτείνεται σε τρεις γεωτεκτονικές ζώνες: την Πελαγονική, την Υποπελαγονική και της Πίνδου. Τα πετρώµατα των ζωνών αυτών αποτελούν το αλπικό υπόβαθρο της περιοχής. Στο βορειοδυτικό-δυτικό τµήµα εντοπίζονται εκτεταµένες εµφανίσεις των ιζηµατογενών σχηµατισµών της Μεσοελληνικής Αύλακας (ITE). Μετά το τέλος της αλπικής ορογένεσης, το νεοτεκτονικό καθεστώς της περιοχής οδήγησε στη δηµιουργία των τεκτονικών βυθισµάτων-λεκανών της υτικής (Καρδίτσα-Τρίκαλα) και Ανατολικής Θεσσαλίας (Λάρισα). Παρακάτω περιγράφονται οι κύριοι γεωλογικοί σχηµατισµοί που εµφανίζονται στην περιοχή: Πρόσφατα χαλαρά ιζήµατα: Παράκτιες και ποτάµιες αποθέσεις από άµµο, άργιλο, πηλό και κροκάλες. Το πάχος τους κυµαίνεται από µερικά µέτρα έως µερικά δεκάδες µέτρα που κατά θέσεις ξεπερνούν τα 100 m Παλαιές προσχώσεις και πλευρικά κορήµατα: Αµµώδεις άργιλοι, ψηφίδες, κροκάλες και λάτυπες µικρών διαστάσεων, που παρουσιάζουν σαφή εναλλαγή των αδροµερών και λεπτοµερών λιθολογικών φάσεων. Το πάχος τους δεν ξεπερνά τα 20 m και η ηλικία τους είναι κυρίως Πλειστοκαινική Μολασσικοί σχηµατισµοί: Μάργες, κροκαλοπαγή, ψαµµίτες µε ενστρώσεις λεπτοπλακωδών µαργαϊκούς ασβεστόλιθους. Οι σχηµατισµοί αυτοί έχουν σαφή στρώση και το πάχος τους κυµαίνεται στα m (Μεσοελληνικής Αύλακας) Οφιόλιθοι: Απαντώνται σε εκτεταµένες εµφανίσεις, ιδίως στο δυτικό τµήµα. Πρόκειται για βασικά έως υπερβασικά πυριγενή πετρώµατα (βασάλτες, σερπεντίνες, περιδοτήτες, διορίτες κ.α.) µε ιδιαίτερο χαρακτηριστικό το πρασινωπό χρώµα τους, στο οποίο οφείλουν και το όνοµά τους Φλύσχης: Κλαστικός ιζηµατογενής σχηµατισµός της ζώνης Πίνδου και της Υποπελαγονικής, αποτελείται από εναλλαγές ψαµµιτών, πηλιτών και αργιλικών σχιστολίθων και εµφανίζεται κυρίως στο ορεινό τµήµα της Πίνδου. Ασβεστόλιθοι: Ανθρακικά πετρώµατα του αλπικού υποβάθρου, συχνά συναντώνται ανακρυσταλλωµένα έως ελαφρά µεταµορφωµένα και αποτελούν αντικείµενο έντονης λατοµικής δραστηριότητας στην περιοχή Μάρµαρα: Μαζί µε κρυσταλλικούς ασβεστόλιθους και σιπολίνες, που έχουν µεγάλο πάχος συνήθως, υψηλή συνεκτικότητα και συνιστούν το γεωλογικό υπόβαθρο Σχιστόλιθοι: Μεταµορφωµένα πετρώµατα του αλπικού υποβάθρου της Πελαγονικής ζώνης, όπου στην πλειοψηφία τους αποτελούνται από σχιστολίθους, φυλλίτες και γνευσίους και απαντώνται κυρίως στις περιοχές Ολύµπου, Ελασσόνας και Πηλίου Σχιστοκερατόλιθοι: Στην Αύλακα της Πίνδου αποτίθενται ιζήµατα βαθιάς θάλασσας, κερατόλιθοι, ραδιολαρίτες, άργιλοι, ψαµµίτες, πελαγικοί πυριτικοί ασβεστόλιθοι και ιάσπιδες που αποτελούν την «Σχιστοκερατολιθική διάπλαση» και εντός της εµφανίζονται περιδοτήτες, διαβάσες και δολερίτες 23

24 Η Πελαγονική ζώνη συγκροτείται από το κρυσταλλοσχιστώδες υπόβαθρο, τους γνευσιωµένους γρανίτες, τα ηµιµεταµορφωµένα Περµιο-Τριαδικά πετρώµατα, τα δυο ανθρακικά καλύµµατα Τριαδικού-Ιουρασικού, τους οφειολίθους και τα Ανωκρητιδικά επικλυσιγενή ιζήµατα. Κύριο χαρακτηριστικό γνώρισµα της Υποπελαγονικής ζώνης είναι οι µεγάλες οφειολιθικές µάζες και η συνοδεύουσα αυτές σχιστοκερατολιθική διάπλαση που έχει µεγάλη εξάπλωση και αποτελεί τον πιο βασικό σχηµατισµό της ζώνης. Τέλος, η ζώνη της Πίνδου που αποτελεί το δυτικό όριο της Θεσσαλίας, περιλαµβάνει αλπικά πετρώµατα (δολοµίτες και ασβεστόλιθοι, καθώς και ιζήµατα βαθιάς θάλασσας) και µεταλπικά ιζήµατα µε ρυθµικές εναλλαγές ψαµµιτών, µαργών, µικρολατυποπαγών, ραδιολαριτών, πελαγικούς και λατυποπαγείς ασβεστόλιθους και γενικά φλυσχοειδείς σχηµατισµούς. Η λιθοστρωµατογραφία της ζώνης ολοκληρώνεται µε τα µολασσικά ιζήµατα της Μεσοελληνικής αύλακας Ολιγοκαινικής ηλικίας (Μουντράκης, 1985). Στην Εικόνα 2.4 παρουσιάζεται συνοπτικά ο γεωλογικός χάρτης της Θεσσαλίας. Γεωλογικοί σχηµατισµοί του Υδατικού ιαµερίσµατος της Θεσσαλίας Εικόνα 2.4 : Γεωλογικοί σχηµατισµοί του υδατικού διαµερίσµατος της Θεσσαλίας (Πηγή: Γεωλογικοί χάρτες του ΙΓΜΕ κλίµακας 1:50.000) Figure 2.4: Geological formations of Thessaly s water district 24

25 2.6 Υδρογεωλογία της περιοχής Η περιοχή χαρακτηρίζεται από την πλούσια υδροφορία τόσο σε υπόγεια όσο και σε επιφανειακά ύδατα. Αυτό οφείλεται κύρια στο µεγάλο βαθµό καρστικοποίησης των ανθρακικών πετρωµάτων της περιοχής και στη µεγάλη περατότητα των χαλαρών σχηµατισµών του Θεσσαλικού κάµπου που ευνοούν την αποθήκευση τεράστιων όγκων υπόγειου νερού. Εξάλλου, η πετρολογική σύσταση των σχηµατισµών του κρυσταλλικού υπόβαθρου ευνοεί την επιφανειακή απορροή. Ο εµπλουτισµός του προσχωµατικού υδροφορέα εξασφαλίζεται άµεσα από τα ύδατα της βροχής και έµµεσα από την πλευρική τροφοδοσία του καρστικού υδροφορέα (Μπέλλος, 2004). Ο Πηνειός σχηµατίζεται από τη συµβολή του Μαλακασιώτικου ποταµού, που πηγάζει από το βουνό Λάκµος και του ρέµατος Μουργκάνι (Ίων), που πηγάζει από τα Αντιχάσια. Μετά την είσοδο του στη πεδιάδα δέχεται από αριστερά όλα τα νερά των Χασίων, τα οποία φέρνουν σε αυτόν ο Ληθαίος και ο Νεοχωρίτης. Από τα νότια χύνονται σε αυτόν τα ρέµατα της Πίνδου και της Όθρυος, όπου είναι τα παρακάτω: Πορταϊκός, από τα νοτιοδυτικά των Τρικάλων Πάµισος, από τη χαράδρα του Μουζακίου Καλέντζης, το ρέµα της Καρδίτσας που έρχεται από τον Ίταµο Σοφαδίτης, που µαζεύει όλα τα ποτάµια της δολοπικής σχιστολιθικής οροσειράς Ενιππέας, απορρέει στον Σοφαδίτη Τα νερά του Καλέντζη, του Σοφαδίτικου και του Ενιππέα µετά από µικρό κοινό ρου χύνονται όλα µαζί στον Πηνειό. Σε αυτή τη περιοχή συγκεντρώνονται όλες οι µεγάλες υδάτινες αρτηρίες, που κατεβαίνουν από τις πλούσιες σε βροχές βόρειες πλαγιές της Πίνδου και της Όθρυος. Αφού µαζέψει ο Πηνειός όλα τα νερά της δυτικής πεδιάδας, διασχίζει το δυτικό και ανατολικό άκρο των σκληρών ασβεστολιθικών βουνών και ανάντη της Λάρισας διχάζεται σε δύο κλάδους. Ο δεξιός κλάδος µαιανδρίζει, έχει µήκος 6,2 χ.λ.µ και αποτελεί την ιστορική κοίτη του ποταµού. Ο αριστερός κλάδος είναι ευθύγραµµος, µήκους 2,3 χ.λ.µ. και κατασκευάστηκε το 1983 για την αντιπληµµυρική προστασία της πόλης. Ο Πηνειός συνεχίζοντας τη πορεία του δηµιουργεί έντονους µαιανδρισµούς µέχρι να δεχτεί από τα βορειοδυτικά τα νερά του Τιταρησίου, που πηγάζει από τις δυτικές πλαγιές του Ολύµπου και από το όρος Τίταρος. Στη συνέχεια το ποτάµι πιέζεται σε µια στενή κοιλάδα περνώντας από τα στενά της Ροδιάς ανάµεσα από το Έρηµον και τον Κάτω Όλυµπο, όπου έχει το µοναδικό µικρό καταρράκτη του. ιατρέχει την κοιλάδα των Γόννων και τα στενά των 25

26 Τεµπών και εκβάλλει στο Αιγαίο ύστερα από µια διαδροµή 214 χλµ. σχηµατίζοντας µικρό δέλτα. Η µέση ετήσια απορροή στις εκβολές του Πηνειού είναι 86,1 m 3 /s σύµφωνα µε την Εθνική Τράπεζα Υδρολογικής και Μετεωρολογικής Πληροφορίας. Τα στενά των Τεµπών καθώς και τα άλλα δύο στενά κατά µήκος του ποταµού (Καλαµακίου και Ροδιάς) αποτελούν την αιτία για τις περισσότερες πληµµύρες που εµφανίζονται στην πεδιάδα, κυρίως στις περιοχές Ζάρκου και Γόννων. Επιπλέον η παρουσία γεφυρών χαµηλού ύψους, η κατασκευή πρόχειρων φραγµάτων για άντληση νερού από τους αγρότες και το χαµηλό ύψος του αποστραγγιστικού δικτύου ενισχύουν την τάση για πληµµύρες (Mimikou et al., 1995). 2.7 Υδροµετρικά Στοιχεία Βασική πληροφορία για την αξιοποίηση και διαχείριση των υδατικών πόρων είναι οι µετρήσεις παροχής των υδατορευµάτων. Έτσι, η υδροµετρία έχει ως κύριο στόχο την παραγωγή χρονοσειρών παροχής, σε διάφορες χρονικές κλίµακες. Για τη συλλογή των υδροµετρικών δεδοµένων των λεκανών απορροής, τοποθετούνται υδροµετρικοί σταθµοί στην έξοδο κάθε µίας από αυτές. (ΥΠΕΧΩ Ε, 2001) Στη λεκάνη απορροής του ποταµού Πηνειού υπάρχει ένα πυκνό δίκτυο υδροµετρικών σταθµών για τη µέτρηση παροχών των κύριων υδατορευµάτων και πηγών. Ορισµένοι από τους σταθµούς ανήκουν στο ΥΠΓΕ, στη ΕΗ και στο ΥΠΕΧΩ Ε (Πίνακα 2.3). Πολλοί από αυτούς εγκαταστάθηκαν για κάποιο συγκεκριµένο σκοπό, όπως τη µέτρηση της πηγαίας απορροής, και έτσι τα δεδοµένα τους καλύπτουν πολύ µικρό χρονικό διάστηµα. υστυχώς, τα τελευταία χρόνια πολλοί από τους σταθµούς που λειτουργούσαν σε ολόκληρο το υδατικό διαµέρισµα της Θεσσαλίας, δεν έχουν την απαιτούµενη αξιοπιστία και παρουσιάζουν κακή ποιότητα της λειτουργίας τους. Κύριος λόγος αυτής της κατάστασης είναι η κατασκευή πρόχειρων φραγµάτων πολύ κοντά στους υδροµετρικούς σταθµούς, ώστε να είναι δυνατή η άντληση νερού. Έτσι, οι απολήψεις νερού από τον Πηνειό για άρδευση κατά τη θερινή περίοδο τα τελευταία χρόνια, δεν επιτρέπουν αξιοπιστία στα δεδοµένα στάθµης και παροχής από το 1994 και µετά, που ήταν µια περίοδος µε έντονη ξηρασία. Οι υδροµετρικοί σταθµοί, από τους οποίους αντλήθηκαν δεδοµένα, για την υδραυλική προσοµοίωση του ποταµού Πηνειού φαίνονται στον Πίνακα 2.3. Πίνακες µε µηνιαίες παροχές, αυτών των υδροµετρικών σταθµών, παρατίθενται στο Παράρτηµα II. 26

27 Πίνακας 2.3 : Υδροµετρικοί σταθµοί από τους οποίους αντλήθηκαν δεδοµένα Table 2.3: Ηydrometric stations from which data were drawn α/α Υδροµετρικός σταθµός Ποταµός Λεκάνη απορροής (km 2 ) είγµα παροχών Αρµόδια υπηρεσία 1 Σαρακήνα Πηνειός ΥΠΕΧΩ Ε 2 Αλή Εφέντη Πηνειός ΥΠΕΧΩ Ε 3 Αµυγδαλιά Πηνειός ΥΠΕΧΩ Ε 4 Τέµπη Πηνειός ΥΠΕΧΩ Ε 2.8 Πληµµυρικά Γεγονότα στη Θεσσαλία Τα τελευταία πενήντα χρόνια έχουν σηµειωθεί πάνω από εκατό πληµµυρικά γεγονότα στην ευρύτερη περιοχή της Θεσσαλίας. Στο υδατικό διαµέρισµα της Θεσσαλίας οι υετοί ξεκινούν από τον Οκτώβριο και διαρκούν µέχρι και τον Απρίλιο. Συνήθως προκαλούν προβλήµατα, γιατί εκδηλώνονται µε ραγδαίες βροχοπτώσεις και όχι µε τη µορφή καταιγίδων όπως στη Νότια Ελλάδα. Τα περισσότερα πληµµυρικά γεγονότα προκύπτουν από ραγδαίες ή παρατεταµένες βροχοπτώσεις και από καταιγίδες που είχαν αστραπιαία εκδήλωση. Σε µικρότερο ποσοστό η αιτία είναι το απότοµο λιώσιµο του χιονιού ή η αναστροφή υδάτων σε φρεάτια όµβριων υδάτων. Στις περισσότερες πληµµύρες σηµαντικό ρόλο παίζουν ο Πηνειός και οι παραπόταµοί του, όπως ο Ενιπέας, ο Φαρσαλίτης και ο Σοφαδίτης που έχουν αρκετά εκτεταµένες λεκάνες απορροής.(παπακρίβος, 2008) Μερικές από τις πιο σοβαρές πληµµύρες, που συνέβησαν στην περιοχή µελέτης και προκάλεσαν αρκετές ζηµιές, χρονολογικά είναι στις , 22/ , 22/ , 22/ και 7/ Σηµαντικότερη από αυτές του 1994, όπου έπληξε τη Λάρισα, τα Φάρσαλα, τη Ραψάνη και το Στόµιο. Συγκέντρωση εκτεταµένων πληµµυρών παρουσιάζονται στο νοµό Λάρισας, που προκαλούνται συνήθως από ραγδαίες βροχοπτώσεις και καταιγίδες. Όµως, από το ύψος της βροχής δε δικαιολογούνται αυτές οι πληµµύρες, αλλά είναι αποτέλεσµα έλλειψης αποχετευτικού δικτύου της περιοχής. Στο Παράρτηµα I, παρατίθεται πίνακας µε τα σηµαντικότερα φαινόµενα πληµµύρας, τα οποία έλαβαν χώρα κυρίως στο Νοµό Λάρισας και γενικότερα στο Υδατικό ιαµέρισµα της Θεσσαλία και προκάλεσαν προβλήµατα είτε στις αστικές περιοχές, είτε στην ύπαιθρο. 27

28 3. ΥΛΙΚΑ ΚΑΙ ΜΕΘΟ ΟΙ 3.1 Υλικό Στην παρούσα µελέτη έγινε η χρήση ενός εκ των πλέον διαδεδοµένων προγραµµάτων του Αµερικάνικου στρατού, το πρόγραµµα HEC RAS (US ARMY CORPS OF ENGINEERS), για τον προσδιορισµό της πληµµυρικής κατάκλυσης στη λεκάνη απορροής του ποταµού Πηνειού. Ενώ, η δηµιουργία του οµοιώµατος του ποταµού από ψηφιακά γεωγραφικά δεδοµένα και η παρουσίαση των αποτελεσµάτων, έγινε µε το πρόγραµµα HEC GeoRAS 9 (επέκταση του ArcMap) σε περιβάλλον ArcGIS 9.3 της εταιρίας Esri. Επίσης χρησιµοποιήθηκαν 35 ψηφιακοί και γεωαναφερόµενοι (σύµφωνα µε το Ελληνικό Γεωδαιτικό Σύστηµα Αναφοράς 1987) γεωλογικοί χάρτες του ΙΓΜΕ που απαρτίζουν την περιοχή και στους οποίους αντιστοιχούν τα φύλλα που αναγράφονται στον Πίνακα 3.1 των οποίων η κλίµακα είναι 1: Πίνακας 3.1: Φύλλα γεωλογικών χαρτών του ΙΓΜΕ που αντιστοιχούν στη περιοχή µελέτης Table 3.1: Geological maps from IGME, which correspond to the study area ΑΓΙΟΦΥΛΛΟ ΕΛΑΣΣΩΝΑ ΜΟΥΖΑΚΙΟΝ ΑΓΡΑΦΑ ΖΑΓΟΡΑ - ΣΥΚΗ ΜΥΛΟΙ ΑΛΜΥΡΟΣ ΚΑΛΑΜΠΑΚΑ ΜΥΡΟΦΥΛΛΟΝ ΑΡΓΑΛΑΣΤΗ ΚΑΡ ΙΤΣΑ ΠΑΝΑΓΙΑ ΑΝΑΒΡΑ ΚΑΡΙΤΣΑ ΠΛΑΤΥΚΑΜΠΟΣ ΑΓΙΑ - ΠΑΝΑΓΙΑ ΑΓΙΑΣ ΚΑΣΤΑΝΕΑ ΡΑΨΑΝΗ ΒΕΛΕΣΤΙΝΟ ΚΟΝΤΑΡΙΩΤΙΣΣΑ - ΛΙΤΟΧΩΡΟ ΣΟΦΑ ΕΣ ΒΟΛΟΣ ΛΑΡΙΣΑ ΤΡΙΚΑΛΑ ΓΟΝΝΟΙ ΛΕΟΝΤΑΡΙΟ ΦΑΡΚΑ ΩΝ ΕΣΚΑΤΗ ΛΙΒΑ ΙΟ ΦΑΡΣΑΛΑ ΟΜΟΚΟΣ ΛΙΒΑ ΕΡΟΝ ΦΟΥΡΝΑΣ Ο πιο σηµαντικός τύπος γεωγραφικού δεδοµένου είναι το Ψηφιακό Μοντέλο Αναγλύφου ή αλλιώς DEM - Digital Elevation Model, το οποίο αποτελεί και το βασικό υπόβαθρο για την διεκπεραίωση της παρούσας µελέτης. Στην περίπτωση µας χρησιµοποιήθηκε Ψηφιακό Μοντέλο Αναγλύφου Aster GDEM της περιοχής µε οριζόντια χωρική διακριτική ικανότητα 30x30m, καταγεγραµµένο από τον δορυφόρο Aster. Επίσης, αντλήθηκαν πληροφορίες από την ιστοσελίδα geodata.gov.gr ( ηµόσια, Ανοικτά εδοµένα). Πιο συγκεκριµένα χρησιµοποιήθηκαν γεωχωρικά δεδοµένα, σε σύστηµα αναφοράς ΕΓΣΑ 1987, σχετικά µε τις χρήσεις γης, τους δρόµους, τους σιδηροδροµικούς σταθµούς και προστατευόµενες περιοχές (Natura 2000) του υδατικού διαµερίσµατος της Θεσσαλίας. Τέλος κύριες πηγές υδροµετρικών πληροφοριών, για την παρούσα µελέτη, αποτέλεσαν τα ερευνητικά προγράµµατα του ΕΜΠ (Κουτσογιάννης, 1988, Ζαρρής, κ.ά., 1997), η συµπληρωµατική περιβαλλοντική µελέτη της εκτροπής του Αχελώου στη Θεσσαλία 28

29 (Κουτσογιάννης, 2001) αλλά και η διπλωµατική εργασία του εδούση Σωτήριου για τον εξωτερικό κλάδο του ποταµού Πηνειού στην πόλη της Λάρισας. 3.2 Γεωµορφολογική και Υδρολογική Ανάλυση Λεκάνης Η ανάλυση των γεωµορφολογικών και υδρολογικών χαρακτηριστικών της περιοχής µελέτης πραγµατοποιήθηκε µέσω του λογισµικού ArcGIS 9.3. Για την οπτικοποίηση της χωρικής πληροφορίας, όπως η διεξαγωγή των ρεµάτων και ισοϋψών καµπυλών, αλλά και η οριοθέτηση της λεκάνης απορροής του ποταµού Πηνειού, χρησιµοποιήθηκε το πακέτο εργαλείων του ArcToolbox του προγράµµατος ArcMap. Έτσι τα βήµατα που ακολουθήθηκαν είναι τα παρακάτω: 1 o Βήµα ηµιουργία του υδρογραφικού δικτύου Για την εκκίνηση της διαδικασίας, δηµιουργία του υδρογραφικού δικτύου, απαιτείται ως πρωτογενές δεδοµένο το ψηφιακό µοντέλο εδάφους (DEM). Στον ArcMap θα πρέπει να είναι φορτωµένο το DEM της περιοχής µελέτης, για την χρήση των έτοιµων γεωµορφολογικών δεδοµένων του, και να ξεκινήσει η εφαρµογή των εντολών του πεδίου Hydrology, ου βρίσκεται στον κατάλογο εργαλείων του Spatial Analyst Tools (ArcToolbox). (Εικόνα 3.1) Η πρώτη εντολή που εφαρµόζεται είναι η Fill. Η εντολή αυτή διορθώνει τα ψευδή βυθίσµατα στο ανάγλυφο που έγιναν κατά τη δηµιουργία του DEM. Η επόµενη εντολή που χρησιµοποιείται είναι η Flow direction, η οποία καθορίζει τη διεύθυνση ροής του νερού διαµέσου των κελιών του DEM. Αυτό πραγµατοποιείται µε τον προσδιορισµό κάνναβου διευθύνσεων απορροής. Η βασική αρχή του καννάβου απορροής είναι ότι απορροή υπάρχει από κάθε εικονοστοιχείο του ψηφιακού µοντέλου εδάφους προς ένα µόνο από τα 8 γειτονικά εικονοστοιχεία (µε βάση τη µεγαλύτερη κλίση). Η κλίση µεταξύ ενός Εικόνα 3.1 : Κατάλογος εργαλείων του πεδίου Hydrology του ArcToolbox Figure 3.1: List of tools of Hydrology s field of ArcToolbox 29

30 εικονοστοιχείου και ενός γειτονικού του υπολογίζεται από τη διαφορά των υψοµέτρων τους διαιρεµένη µε 2 όταν το γειτονικό εικονοστοιχείο βρίσκεται διαγώνια του αρχικού (4 από τα 8 εικονοστοιχεία) και µε 1 για τα υπόλοιπα 4 εικονοστοιχεία. Ανάλογά µε τη διεύθυνση της απορροής, το εικονοστοιχείο παίρνει µια τιµή (Γκιόκας, 2009), όπως φαίνεται στην Εικόνα 3.2. Έτσι δηµιουργείτε ο τελικός κάνναβος διευθύνσεων απορροής (Εικόνα 3.3). Εικόνα 3.2: Τιµή κεντρικού εικονοστοιχείου ανάλογα µε τη διεύθυνση απορροής (Πηγή: Marathon Data Systems) Figure 3.2: Rate of central pixel, depending on the direction of runoff όπου, 1= ανατολικά, 2= νοτιοανατολικά, 4= νότια, 8= νοτιοδυτικά, 16= δυτικά, 32= βορειοδυτικά, 64= βόρεια και 128= βορειοανατολικά Εικόνα 3.3: Κάναβος διευθύνσεων απορροής (Πηγή: Marathon Data Systems) Figure 3.3: Raster address runoff Στη συνέχεια µε την εντολή Flow Accumulation καθορίζεται η συσσώρευση νερού κατηφορικά σε κάθε κελί του καννάβου. Η συγκεντρωτική ροή για κάθε κελί του καννάβου ισούται µε το άθροισµα των γειτονικών κελιών, που απορρέουν σε αυτό. Τα κελιά συγκεντρωτικής ροής µε υψηλές τιµές αντιστοιχούν στις µισγάγγειες, ενώ τα κελιά µε µηδενικές τιµές αντιστοιχούν στις κορυφογραµµές (Εικόνα 3.4). Το βήµα αυτό καθορίζει τον αριθµό των ανάντη κελιών, που αποστραγγίζονται σε ένα συγκεκριµένο κελί. Το εµβαδόν της ανάντη περιοχής αποστράγγισης µπορεί να υπολογιστεί πολλαπλασιάζοντας την τιµή της συσσώρευσης της ροής στο κατάντη κελί µε το εµβαδόν του κελιού. 30

31 Εικόνα 3.4: Κάνναβος αθροίσµατος κελιών απορροής (Πηγή: Marathon Data Systems) Figure 3.4: Raster s sum, for cells runoff Ακολουθεί η εντολή Set Null (από τα εργαλεία του Conditional στο ArcToolbox), µε την οποία πραγµατοποιείται εξαγωγή των κελιών µε τις υψηλότερες τιµές από τη συσσώρευση ροής και δηµιουργούνται οι κλάδοι του υδρογραφικού δικτύου (streams). Συνεχίζοντας µε το εργαλείο Stream Order, το πρόγραµµα βάζει µία σχετική σειρά (αριθµούς) στους κλάδους αυτούς, σύµφωνα µε την µέθοδο Strahler και τέλος µε το εργαλείο Stream to Feature µετατρέπεται το υδρογραφικό δίκτυο από Raster σε Vector αρχείο. Το υδρογραφικό δίκτυο της λεκάνης απορροής που παράγεται από την παραπάνω διεργασία είναι πολύ πυκνό, για αυτό το λόγο εξαιρούνται οι κλάδοι πρώτης, δεύτερης, τρίτης και τέταρτης τάξης. 2 o Βήµα Εξαγωγή ισοϋψών καµπυλών Όπως στη δηµιουργία του υδρογραφικού δικτύου, έτσι και στην εξαγωγή των ισοϋψών καµπυλών απαιτείται ως πρωτογενές δεδοµένο το ψηφιακό µοντέλο εδάφους (DEM). Στον ArcMap θα πρέπει να είναι φορτωµένο το DEM και από το µενού Spatial Analyst επιλέγουµε Surface Analysis και µετά Contour. Στο παράθυρο που εµφανίζεται ορίζουµε ανά πόσα µέτρα θέλουµε να είναι οι ισοϋψείς (π.χ. ανά 20m, 50m). 3o Βήµα Ψηφιοποίηση της λεκάνης απορροής Αρχικά δηµιουργήθηκε ένα καινούργιο πολυγωνικό shapefile για τον υδροκρίτη της λεκάνης, µέσω του υποπρογράµµατος ArcCatalog. Έτσι ανοίγοντας το ArcCatalog, δεξί κλικ στο κενό µέρος του παραθύρου και επιλογή της εντολής New και Shapefile. Για να µπορέσει να πραγµατοποιηθεί η ψηφιοποίηση της λεκάνης χρειάζεται να είναι φορτωµένα στον Arcmap το υδρογραφικό δίκτυο και οι ισοϋψείς. Επίσης, χρειάζεται να είναι ενεργοποιηµένες οι βασικές εργαλειοθήκες Editor, Topology και Spatial Analyst. Με το εργαλείο Start Editing ολοκληρώνεται η χάραξη της λεκάνης απορροής του ποταµού Πηνειού. 31

32 3.3 ηµιουργία Αρχείου Γεωµετρικών εδοµένων Η έκταση του ποταµού Πηνειού είναι περίπου 200 km, γεγονός το οποίο δεν βοηθάει στην µελέτη του πληµµυρικού κινδύνου κατά µήκος ολόκληρης της κοίτης του, λόγω της ανοµοιοµορφίας του στο υψόµετρο αλλά και στο έδαφος. Έτσι θεωρήθηκε σκόπιµο να οριστούν κάποιες αντιπροσωπευτικές περιοχές του υδατορεύµατος για µελέτη. Τα κριτήρια για την επιλογή αυτών των περιοχών ήταν το υψόµετρο, οι χρήσεις γης, οι εκβολές των παραπόταµων στον Πηνειό και σίγουρα τα υδατοµετρικά στοιχεία που υπήρχαν διαθέσιµα. Η παρακάτω µεθοδολογία εφαρµόστηκε σε καθεµία περιοχή που επιλέχτηκε για µελέτη, µε τη βοήθεια της εργασίας Tutorial on HEC-GeoRAS with ArcGIS 9.3. Η δηµιουργία του γεωµετρικού αρχείου πραγµατοποιείται µέσω του προγράµµατος HEC GeoRAS επέκταση του ArcMap. Με τη χρήση αυτού του προγράµµατος µπορεί να γίνει η επεξεργασία των δεδοµένων, που υπάρχουν για την περιοχή µελέτης, αλλά και να δηµιουργηθεί το υδρολογικό µοντέλο που θα χρησιµοποιηθεί. Αρχικά, για να αποφευχθεί η σύγχυση κατά την επεξεργασία των δεδοµένων, το HEC-GeoRAS χρησιµοποιεί ξεχωριστή γεωβάση για την οργάνωση τους. Αυτό επιτυγχάνεται από τις εντολές ApUtilities και Add New Map (Εικόνα 3.5), δηµιουργώντας έτσι ένα νέο πλαίσιο δεδοµένων (data frame). Τα δεδοµένα του υψοµέτρου εδάφους παρέχονται από το DEM, όπου θα πρέπει να έχει προστεθεί στη βάση δεδοµένων για να µπορέσουν να δηµιουργηθούν τα γεωµετρικά αρχεία. Στη συνέχεια, κατασκευάζονται τα θεµατικά επίπεδα (RAS Layers), που περιέχουν πληροφορίες και δεδοµένα για τη γεωµετρία του ποταµού και τη περιοχή µελέτης. Με την επιλογή RAS Geometry και Create RAS Layers δηµιουργείται µια κενή βάση δεδοµένων για το εκάστοτε θεµατικό επίπεδο (V. Merwade, 2010). Στην παρούσα εργασία δηµιουργήθηκαν πέντε θεµατικά επίπεδα, που είναι η κύρια γραµµή ροής ποταµού, οι όχθες του ποταµού, οι κύριες διευθύνσεις ροής, οι διατοµές του ποταµού και οι χρήσεις γης. Έτσι, η διαδικασία που ακολουθήθηκε για την διεξαγωγή του κάθε θεµατικού επιπέδου είναι : Εικόνα 3.5 :Εργαλείο δηµιουργίας πλαισίου δεδοµένων Figure 3.5: Tool for data s frame s creation 32

33 Κύρια γραµµή ροής ποταµού (Stream centerline) Με βάση το παραχθέν υδρογραφικό δίκτυο του µοντέλου εδάφους (DEM), ψηφιοποιείται η κύρια γραµµή ροής του υδατορεύµατος που ενδιαφέρει κατά τη φορά της ροής, Η ακριβής χάραξη της κοίτης είναι αρκετά δύσκολη και θα πρέπει να γίνουν αρκετές δοκιµές για το βέλτιστο αποτέλεσµα. Αφού ψηφιοποιηθεί η κύρια γραµµή ροής, θα πρέπει στη συνέχεια να ονοµαστεί και αυτό πραγµατοποιείται µε χρήση του εργαλείου (River Reach Id). Στο παράθυρο που θα εµφανιστεί (Εικόνα 3.6) εισάγεται το όνοµα του ποταµού και του αντίστοιχου τµήµατός του. Εικόνα 3.6 : Ονοµασία τµήµατος ποταµού Figure 3.6: River named Στη συνέχεια µε την εκτέλεση της εντολής Ras Geometry Stream Centerline Attribute All, υπολογίζονται τα ακόλουθα χαρακτηριστικά: Topology: Ελέγχει τη σύνδεση και τον προσανατολισµό των τµηµάτων του υδρογραφικού δικτύου που έχει σχηµατιστεί Lengths/Stations: Υπολογίζει τα µήκη της κύριας γραµµής ροής για κάθε τµήµα και καθορίζει τη φορά της ροής Elevations: Μετατρέπει τη διδιάστατη γραµµή ροής σε τριδιάστατη χρησιµοποιώντας το ψηφιακό µοντέλο εδάφους Όχθες του ποταµού (Bank Lines) Οι όχθες του ποταµού είναι δύο πολυγωνικές γραµµές εκατέρωθεν της κύριας γραµµής του, οι οποίες διαχωρίζουν τη ροή εντός και εκτός της κοίτης του ποταµού. Αν και προαιρετική, η δηµιουργία αυτού του θεµατικού επιπέδου διευκολύνει τον µετέπειτα ορισµό των οχθών στο HEC RAS. Κύριες διευθύνσεις ροής (Flowpaths) Οι κύριες διευθύνσεις ροής περιλαµβάνουν τρεις τύπους γραµµών, την κεντρική γραµµή, την αριστερά και τη δεξιά. Οι γραµµές αυτές χρησιµοποιούνται για τον καθορισµό του µήκους των διατοµών, στο επόµενο στάδιο. Εάν η κεντρική γραµµή του ποταµού που έχει δηµιουργηθεί βρίσκεται περίπου στο κέντρο του κύριου καναλιού, µπορεί να χρησιµοποιηθεί ως η κεντρική γραµµή ροής. Αφού ολοκληρωθεί η σχεδίαση των γραµµών διεύθυνσης ροής, 33

34 θα πρέπει µε το εργαλείο Assign LineType να δοθεί περιγραφή σε κάθε µία από τις γραµµές (Εικόνα 3.7). Εικόνα 3.7 : Επιλογή περιγραφής των κύριων γραµµών διεύθυνσης ροής Figure 3.7: Description s selection of the main lines of directional control ιατοµές του ποταµού (Cross-sectional cut lines) Το θεµατικό επίπεδο αυτό αφορά στην κατασκευή διατοµών σε αντιπροσωπευτικές θέσεις του ποταµού. Οι διατοµές αυτές πρέπει πάντα να σχεδιάζονται κάθετα στη ροή του ποταµού, από αριστερά προς δεξιά κοιτώντας προς τα κατάντη και να καλύπτουν όλη την περιοχή κατάκλυσης. Η κατασκευή του θεµατικού αυτού επιπέδου ξεκινάει επιλέγοντας RAS Geometry Create New Feature XS Cut Lines. Στη συνέχεια, γίνεται η σχεδίαση των διατοµών, µία προς µία, µε τη χρήση του εργαλείου Edit Tool. Εναλλακτικά, οι διατοµές µπορούν να κατασκευαστούν αυτόµατα όλες µαζί µε εφαρµογή του εργαλείου Construct Cut Lines, όπου επιλέγεται από το χρήστη η απόσταση µεταξύ των διατοµών καθώς και το µήκος τους. Αφού ολοκληρωθεί η σχεδίαση των διατοµών, η επισκόπηση αυτών µπορεί να γίνει µε το εργαλείο XS Plot. Έτσι ο µελετητής κρίνει αν η διατοµή επεκτείνεται σε υψηλότερα υψόµετρα, αποτυπώνοντας το πλήρες πληµµυρικό πεδίο σε αυτή τη θέση. Τέλος µε την εκτέλεση της εντολής Ras Geometry XS Cut Line Attributes All, υπολογίζονται όλα τα χαρακτηριστικά των διατοµών. Σύνθεση θεµατικών επιπέδων και εξαγωγή στο HEC-RAS Το τελικό βήµα για την παραγωγή του γεωµετρικού αρχείου εισόδου στο πρόγραµµα HEC- RAS είναι η σύνθεση όλων των παραπάνω θεµατικών επιπέδων µαζί µε το DEM. Η σύνθεση γίνεται µέσω της εντολής RAS Geometry layer setup, ενώ η εξαγωγή του αρχείου γίνεται µέσω της εντολής RAS Geometry Extract GIS data. 3.4 Υδραυλική Προσοµοίωση Υδατορεύµατος Η υδραυλική προσοµοίωση του υδατορεύµατος θα πραγµατοποιηθεί µε τη βοήθεια του προγράµµατος HEC-RAS. Το πρόγραµµα αυτό είναι ένα πολυχρηστικό εργαλείο για τη µονοδιάστατη ανάλυση και προσοµοίωση φυσικών υδατορευµάτων. Πιο συγκεκριµένα έχει 34

35 τη δυνατότητα υπολογισµού της στάθµης του νερού για βαθµιαίως µεταβαλλόµενη ροή σε δίκτυο τεχνητών αγωγών, σε σύστηµα υδατορευµάτων µε τεχνικά έργα ή φυσικές κοίτες σε συνθήκες υποκρίσιµης ή υπερκρίσιµης ροής. Στην παρούσα µελέτη θα γίνει η υδραυλική προσοµοίωση στις επιλεγµένες περιοχές του ποταµού Πηνειού, σε συνθήκες µόνιµης ροής. Αρχικά πρέπει να δηµιουργηθεί ένα νέο αρχείο τύπου.prj στο πρόγραµµα HEC-RAS, στο οποίο θα γίνει η εισαγωγή των γεωµετρικών δεδοµένων, που παρήχθησαν από το HECGeoRAS. Αυτό επιτυγχάνεται µέσω της εντολής File Save Project As.. και στη συνέχεια από το κεντρικό παράθυρο του HEC-RAS µε το εργαλείο Edit και µετά Geometric Data. Έτσι ανοίγει το παράθυρο στο οποίο θα εισαχθούν τα δεδοµένα για το µοντέλο του υδατορεύµατος (File Import Geometry GIS Format) (Εικόνα 3.8). Εικόνα 3.8 : Απεικόνιση του υδατορεύµατος και των διατοµών του σε περιβάλλον HEC-RAS Figure 3.8: Illustration of river and each sections, in HEC-RAS environment Τα γεωµετρικά δεδοµένα των διατοµών του ποταµού, µπορούν να επεξεργαστούν µε την εφαρµογή της εντολή Cross Section. Στο παράθυρο που εµφανίζεται υπάρχουν όλα τα χαρακτηριστικά της διατοµής και ο χρήστης µπορεί να τα επεξεργαστεί (Εικόνα 3.9). Όλα τα στοιχεία της κάθε διατοµής είναι συµπληρωµένα, εκτός από τον συντελεστή Manning. Έτσι, χρειάζεται να συµπληρωθεί αυτός ο συντελεστής, ανάλογα µε τη χρήση γης και την 35

36 τραχύτητα των τοιχωµάτων του ποταµού, σε κάθε διατοµή ξεχωριστά. Οι τιµές αυτές επιλέχτηκαν από το Πίνακα που βρίσκεται στο Παράρτηµα Ι. Εικόνα 3.9 : Παράθυρο επεξεργασίας των γεωµετρικών στοιχείων κάθε διατοµής Figure 3.9: Processing window of geometric elements for each section Στη συνέχεια, γίνεται η εισαγωγή των υδραυλικών δεδοµένων για την ροή του ποταµού. Οι ρυθµίσεις της µόνιµης ροής εισάγονται µέσω της εντολής Steady flow data. Στο παράθυρο που εµφανίζεται θα πρέπει να συµπληρωθούν οι τιµές των οριακών συνθηκών, δεδοµένα που προκύπτουν από στατιστική ανάλυση ιστορικών δεδοµένων των µέγιστων παροχών για κάθε περιοχή (Εικόνες 3.10). Ακολουθεί ενεργοποίηση της εντολής Reach Boundary Conditions, για την ενηµέρωση του συστήµατος της κλίσης της γραµµής ενέργειας σε οµοιόµορφο βάθος (Normal Depth) (Εικόνες 3.11). Εικόνα 3.10 : Παράθυρο εισαγωγής υδρολογικών δεδοµένων µόνιµης ροής Figure 3.10: Import window for permanent hydrological data flow 36

37 Εικόνα 3.11 : Εισαγωγή της κλίσης της γραµµής ενέργειας Figure 3.11: Introduction of the line s energy s slope Η εκτέλεση των υδραυλικών υπολογισµών είναι το τελευταίο βήµα για την προσοµοίωση του ποταµού. Η διεργασία πραγµατοποιείται από την εντολή Run Steady flow analysis, όπου στο παράθυρο που εµφανίζεται γίνονται ρυθµίσεις για τις συνθήκες ροής του ποταµού (Εικόνα 3.12). Εικόνα 3.12 : Ρυθµίσεις συνθηκών ροής του ποταµού Figure 3.12: Setup of the river flow conditions Θα πρέπει να σηµειωθεί, ότι κατά την επίλυση του µοντέλου γίνεται η παραδοχή ότι δεν υπάρχει πλευρική εισροή οµβρίων σε κανένα σηµείο και ότι το σύνολο της παροχής προέρχεται από τα ανάντη. Αυτή η παραδοχή δεν αλλοιώνει τα αποτελέσµατα καθώς τα ποσά της πλευρικής εισροής σε σχέση µε την παροχή του ποταµού είναι ουσιαστικά αµελητέα. ( εδούσης, 1999). Επίσης, τα δεδοµένα της πληµµυρικής παροχής σχεδιασµού που χρησιµοποιήθηκαν είναι ενδεικτικές, αναλογικά µε το µέγεθος της λεκάνης που αντιστοιχεί σε κάθε υδατόρευµα που µελετάται. 37

38 Για τους υπολογισµούς που έχουν περιγραφεί σε αυτό το κεφάλαιο, το πρόγραµµα HEC RAS χρησιµοποιεί την µέθοδο standard step. Αυτή η µέθοδος αποτελείται από µία απλοποιηµένη µαθηµατική αναπαράσταση της εξέλιξης της πληµµύρας, βασισµένη στις εξισώσεις Saint Venant που εκφράζουν τις αρχές διατήρησης της µάζας και της ποσότητας κίνησης της µάζας του νερού. Η χρησιµοποιούµενη µέθοδος υποθέτει µονοδιάστατη, σταθερή ροή, βαθµιαία µεταβαλλόµενη, µε µικρές κλίσεις υδατορεύµατος και σταθερή µέση τριβή µεταξύ διαδοχικών διατοµών (U.S. Army Corps of Engineers, 2002). Το πρόγραµµα προσφέρει µεγάλη ποικιλία επισκόπησης των αποτελεσµάτων σε µορφή διαγραµµάτων και πινάκων για τις διατοµές και τη µηκοτοµή του ποταµού. Παρακάτω παρουσιάζεται ένα διάγραµµα µε την αλληλουχία των λειτουργιών των προγραµµάτων HEC-RAS και HEC-GeoRAS για την παραγωγή χαρτών πληµµυρικής κατάκλυσης.(εικόνα 3.13) Εικόνα 3.13 : Ολοκληρωµένη µεθοδολογίας για την εκπόνηση χαρτών πληµµύρας (Πηγή : Γκιόκας, 2009) Figure 3.13 : Integrated methodological flow-chart for the creation of flood maps 38

39 3.5 Σύνθεση Πιεζοµετρικών Χαρτών Αφού ολοκληρωθούν οι υδραυλικοί υπολογισµοί στο πρόγραµµα HecRas, η εξαγωγή των δεδοµένων σε περιβάλλον HEC-GeoRAS πραγµατοποιείται µε την εντολή File -> export GIS data. Έτσι παράγεται ένα αρχείο τύπου.sdf, που περιέχει δεδοµένα για τη σύνθεση χαρτών µε τα πιεζοµετρικά βάθη και τα πολύγωνα των πληµµυρικών κατακλύσεων. Η εισαγωγή των υδραυλικών δεδοµένων στο HECGeoRAS γίνεται µε το εργαλείο Import RAS SDF, έτσι ώστε το πρόγραµµα να µετατρέψει το αρχείο τύπου.sdf σε αρχείο τύπου.xml επεξεργάσιµο στο ArcGIS. Στη συνέχεια, µε τις εντολές RAS Mapping -> Layer setup εµφανίζεται το παράθυρο στο οποίο ο χρήστης κάνει τις κατάλληλες ρυθµίσεις για το αρχείο που θα δηµιουργηθεί (Εικόνα 3.14) και µετά επιλέγεται η εντολή RAS Mapping -> Import Ras Data, ώστε να διαβαστεί ο φάκελος εξόδου. Εικόνα 3.14 : Παράθυρο δηµιουργίας καινούργιου Layer Figure 3.14 : Window to create a new Layer Με αυτή τη διαδικασία, το ψηφιακό µοντέλο εδάφους εισάγεται στο χάρτη και ταυτόχρονα ένα αντίγραφό του µετατρέπεται σε µορφή raster (µε µέγεθος φατνίου αυτό που έχει οριστεί). Έτσι, δηµιουργούνται δύο νέα θεµατικά επίπεδα µέσα στη βάση δεδοµένων, ένα για τις διατοµές και ένα για τα όρια των κατακλύσεων. 39

40 Με την εντολή RAS Mapping -> Inundation Mapping -> Water Surface Generation δηµιουργούνται οι πιεζοµετρικές επιφάνειες για τα διάφορα πληµµυρικά επεισόδια που έχουν οριστεί. Η πιεζοµετρική επιφάνεια που έχει παραχθεί, σε συνδυασµό µε το ψηφιακό µοντέλο εδάφους, συντελούν στο να γίνει ο υπολογισµός των ακριβών ορίων της κατάκλυσης και των βαθών του νερού για όλο το πληµµυρικό πεδίο.(εικόνα 4.15) Εικόνα 3.15 : Πιεζοµετρική επιφάνεια για το πληµµυρικό επεισόδιο Figure 3.15 : Piezometric surface for the flood incident Με την εντολή RAS Mapping -> Inundation Mapping -> Floodplain delineation, το ψηφιακό µοντέλο της πιεζοµετρικής επιφάνειας συγκρίνεται µε το ψηφιακό µοντέλο εδάφους. Στα σηµεία, όπου το υψόµετρο της πιεζοµετρικής επιφάνειας είναι µεγαλύτερο από το υψόµετρο εδάφους υπολογίζεται η διαφορά των δύο υψοµέτρων, η οποία αντιπροσωπεύει το αντίστοιχο βάθος του νερού στη θέση αυτή. Έτσι, δηµιουργούνται αρχεία που περιέχουν τα βάθη του νερού για τα διάφορα πληµµυρικά επεισόδια και παράλληλα, κατασκευάζονται πολύγωνα που περιέχουν τα ακριβή όρια της κατάκλυσης. 40

41 3.5 Σύνθεση Χαρτών Πληµµύρας Σύµφωνα µε το Ευρωπαϊκό σύστηµα ανταλλαγής πληροφοριών για τις πληµµύρες (EXCIMAP), όλα τα κράτη µέλη της Ευρωπαϊκής Ένωσης θα πρέπει να παρουσιάζουν τα αποτελέσµατα τους, από την εφαρµογή της Οδηγίας 2007/60, µε κοινό τρόπο. Έτσι, η γενική κατεύθυνση είναι ο χάρτης να καλύπτει περιοχή µικρής κλίµακας, να είναι εύκολα αναγνώσιµος και κατανοητός και να υπάρχει τοπογραφικό υπόβαθρο. Τα βασικά θέµατα της παρουσίασης του, είναι ο τίτλος που θα πρέπει να περιλαµβάνει µια συνοπτική περιγραφή του περιεχοµένου του χάρτη και κατανοητό υπόµνηµα. Το υπόβαθρο του χάρτη χρειάζεται να περιλαµβάνει τις χρήσεις γης, τα ποτάµια και τις λίµνες, τις πόλεις και τους δρόµους. Για την σωστή ερµηνεία του χάρτη, απαιτούνται το σήµα του Βορρά και η κλίµακα. (Θεουλάκης, 2010) Επίσης, σηµαντικό είναι µαζί µε το κύριο θέµα του χάρτη να υπάρχει και ένα παράθυρο που θα αναπαριστά τη γεωγραφική θέση της πληµµύρας σε σχέση µε την λεκάνη απορροής που µελετάται. Τέλος, η χρήση διαφορετικών χρωµάτων ή διαβαθµίσεων του ίδιου χρώµατος για το βάθος της πληµµύρας και την διαβάθµιση του κινδύνου είναι χρήσιµο για τον αναγνώστη. Έτσι, τα χρώµατα της οπτικής πληροφορίας για το βάθος της πληµµυρική κατάκλυσης στην περιοχή µελέτης είναι µπλε, ενώ οι διαβαθµίσεις του κινδύνου είναι από πράσινο έως κόκκινο, ανάλογα µε τον κίνδυνο που διατρέχουν οι περιοχές κατάκλυσης (Πίνακας 3.2). Πίνακας 3.2 : Προτεινόµενος χρωµατικός κώδικας των τεσσάρων κλάσεων κινδύνου πληµµύρας Table 3.2: Proposed color code for the four classes of flood hazard Επικινδυνότητα πληµµύρας Κωδικό χρώµα Βάθη κατάκλυσης Μικρή Μέτρια Σηµαντική Ακραία 0 2 m 2-5 m 5 10 m > 10 m 41

42 4. ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ 4.1 Γεωµορφολογία και Υδρολογία της Περιοχής Μελέτης Ακολουθώντας τα βήµατα της µεθοδολογίας για την διεξαγωγή του υδρογραφικού δικτύου από το ψηφιακό µοντέλο εδάφους (DEM), η εικόνα που δίνει το ArcGIS για τη διεύθυνση ροής του νερού διαµέσου των κελιών του DEM φαίνεται στην Εικόνα 4.1. Το υδρογραφικό δίκτυο που προκύπτει από την εφαρµογή της µεθόδου διεξαγωγής αυτού, για το Υδατικό ιαµέρισµα της Θεσσαλίας, παρατίθενται στην Εικόνα 4.2. Ενώ, τα όρια της λεκάνης απορροής του ποταµού Πηνειού και τα υψόµετρα των 100m, 250m και 500m της περιοχής µελέτης απεικονίζονται στην Εικόνα 4.3. Εικόνα 4.1 : ιεύθυνση ροής του νερού διαµέσου των κελιών του µοντέλο εδάφους Figure 4.1: Address of water flow through the cells of the terrain model 42

43 Εικόνα 4.2 : Χάρτης υδρογραφικού δικτύου της Θεσσαλίας Figure 4.2: Map of Thessaly s rives Εικόνα 4.3 : Χάρτης υψοµέτρων της Θεσσαλίας Figure 4.3: Map of Thessaly altimeter 43

44 Οι περιοχές του ποταµού Πηνειού που επιλέχτηκαν για τη µελέτη του κινδύνου πληµµύρας είναι τέσσερις και διακρίνονται στην Εικόνα 4.4. Η ονοµασία των υδατορευµάτων έχει δοθεί από τις περιοχές στις οποίες ο Πηνειός περνάει και η επιλογή τους έγινε σύµφωνα µε τα γεωµορφολογικά τους χαρακτηριστικά. Εικόνα 4.4 : Υδατορεύµατα του ποταµού Πηνειού που µελετήθηκαν για τον κίνδυνο πληµµύρας Figure 4.4: Parts of Pinios river, which were studied the flood hazard 4.2 Υδραυλική Προσοµοίωση Υδατορευµάτων Τα αποτελέσµατα της πληµµυρικής κατάκλυσης από την υδραυλική προσοµοίωση των υδατορευµάτων, που επιλέχτηκαν για µελέτη, παρατίθενται παρακάτω για κάθε περιοχή µελέτης ξεχωριστά. Η προσοµοίωση πραγµατοποιήθηκε για 3 περιόδους επαναφοράς πληµµύρας, Τ = 50, 100 και 500 έτη (περίοδος επαναφοράς πληµµύρας για 50 χρόνων, σηµαίνει ότι η πιθανότητα να συµβεί το γεγονός σε ένα χρόνο είναι 1/50). Εστιάστηκε το ενδιαφέρον στα χαρακτηριστικά της κάθε περιοχής, στη τρισδιάστατη µορφή του ποταµού σε κατάσταση πληµµύρας και σε κάποιες ενδεικτικές διατοµές για σαφέστερη εικόνα του βάθους και της έκτασης της κατάκλυσης. 44

45 Περιοχή της Καλαµπάκας Το υδατόρευµα µε την ονοµασία Καλαµπάκα έχει µέγεθος m, ξεκινάει από την συµβολή των ποταµών Μαλακασιώτικου και Ίων, όπου δηλαδή ξεκινάει και ο Πηνειός. Το υψόµετρο της αφετηρίας του είναι περίπου 250 m και διασχίζει περιοχές µε λίγη έως καθόλου βλάστηση, αλλά και ένα µικρό µέρος δάσους, φτάνοντας σε υψόµετρο περίπου 130 m. Στη διαδροµή αυτή ο ποταµός περνάει έξω από την πόλη Καλαµπάκα στα 2 km περίπου και στη συνέχεια πολύ κοντά από τους οικισµούς Σαρακήνα και Περιστέρα. Επίσης, την περιοχή διασχίζει ο δρόµος Ιωαννίνων-Τρικάλων. (Εικόνα 4.5) µ Εικόνα 4.5 :Εικόνα της περιοχής µελέτης Καλαµπάκα από το πρόγραµµα Google Earth Pro Figure 4.5: Picture of the study area (Kalambaka) from the Google Earth Pro Ο υδροµετρικός σταθµός όπου αντλήθηκαν δεδοµένα παροχής, για τη µελέτη της εργασίας, ονοµάζεται Σαρακήνα και η αρµόδια υπηρεσία είναι το ΥΠΕΧΩ Ε. Η πληµµυρική παροχή που χρησιµοποιήθηκε είναι 335,8 m 3 /sec για συχνότητα πληµµύρας περιόδου ίση των 50 ετών (Τ=50), 385,5 m 3 /sec για Τ=100 και 505,5 m 3 /sec για Τ=500. Προέκυψε µέγιστο βάθος πληµµυρικής κατάκλυσης 12,4 m, από την εφαρµογή της υδραυλική προσοµοίωση για Τ=50, και έκτασης 2,699 km 2, για Τ=100 το βάθος της κατάκλυσης ήταν 12,5 m και έκτασης 2,791 km 2 και τέλος για Τ=500 το βάθος ήταν 13 m καιη έκταση 3,04 km 2. 45

46 Στην παρακάτω εικόνα αποτυπώνονται σε διάγραµµα οι εκτάσεις της πληµµύρας για κάθε συχνότητα επαναφοράς της. Παρατηρείται αύξηση της πληµµυρικής έκτασης 0,092 km 2 από την συχνότητα επαναφορά Τ=50 σε Τ=100 και από Τ=100 σε Τ=500 αύξηση 0,249 km 2. Περιοχή µελέτης 'Καλαµπάκα' Περίοδος επαναφοράς πληµµύρας (years) T=500 T=100 T= Έκταση πληµµύρας (km 2 ) Εικόνα 4.6 : ιάγραµµα έκτασης πληµµύρας για κάθε συχνότητα επαναφοράς της Figure 4.6 : Diagram of area flood s recover, for flood s return period T=50,100,500 Ακολουθεί, η τρισδιάστατη απεικόνιση της υδραυλικής προσοµοίωσης για τις τρεις περιόδους επαναφορά πληµµύρας (Εικόνες 4.7). Εικόνα 4.7 : Τρισδιάστατη απεικόνιση πληµµυρικής κατάκλυσης της περιοχής µελέτης Καλαµπάκα, για πληµµύρα επαναφοράς Τ=50, 100 και 500 Figure 4.7 : Three-dimensional display of flood coverage of the study area (Kalambaka) for flood s return period T = 50, 100 and

47 Τα διαγράµµατα στις Εικόνες 4.8, 4.9, 4.10 & 4.11, αποτυπώνουν τα βάθη και τις εκτάσεις των πληµµυρών σε διάφορα σηµεία του καναλιού. Οι γραµµές µε την ονοµασία WS υποδεικνύει την επιφάνεια του νερού της πληµµύρας για τις τρείς περιόδους επαναφοράς. Όπως παρατηρείται και στις τέσσερις περιπτώσεις, η αύξηση του βάθους πληµµύρας από Τ=50 σε Τ=100 είναι περίπου 200 cm και από Τ=100 σε Τ=500 είναι περίπου 500 cm. Εικόνα 4.8 : ιάγραµµα της διατοµής µε αριθµό , για πληµµύρα επαναφοράς Τ=50,100,500 Figure 4.8 : Diagram of the section numbered , for flood s return period T=50,100,500 Εικόνα 4.9 : ιάγραµµα της διατοµής µε αριθµό , για πληµµύρα επαναφοράς Τ=50,100,500 Figure 4.9 : Diagram of the section numbered , for flood s return period T=50,100,500 47

48 Εικόνα 4.10 : ιάγραµµα της διατοµής µε αριθµό , για πληµµύρα επαναφοράς Τ=50,100,500 Figure 4.10 : Diagram of the section numbered , for flood s return period T=50,100,500 Εικόνα 4.11 : ιάγραµµα της διατοµής µε αριθµό 9.598, για πληµµύρα επαναφοράς Τ=50,100,500 Figure 4.11 : Diagram of the section numbered 9.598, for flood s return period T=50,100,500 48

49 Περιοχή των Τρικάλων Το υδατόρευµα µε την ονοµασία Τρίκαλα έχει µέγεθος m και διασχίζει αγροτική περιοχή σε υψόµετρο περίπου 100 m. Στο υδατόρευµα αυτό εισρέουν οι ποταµοί Ληθαίος από βορειοδυτικά και Πορταϊκός από νοτιοανατολικά. Στη διαδροµή του ο ποταµός συναντά τους οικισµούς Φωτάδα, Μεγάλα Καλύβια, Αγναντερό, Αγία Κυριακή και Γλίνος. Επίσης περνάει στα 2,8 km περίπου έξω από την πόλη Τρίκαλα και την περιοχή διασχίζουν οι δρόµοι Λάρισας-Τρικάλων, περιφερειακός Τρικάλων, Καρδίτσας-Τρικάλων και Άρτας-Τρικάλων. (Εικόνα 4.12) µ Εικόνα 4.12 :Εικόνα της περιοχής µελέτης Τρίκαλα από το πρόγραµµα Google Earth Pro Figure 4.12: Picture of the study area (Trikala) from the Google Earth Pro Ο υδροµετρικός σταθµός όπου αντλήθηκαν δεδοµένα παροχής, για τη µελέτη της εργασίας, ονοµάζεται Αλή Αφεντή και η αρµόδια υπηρεσία είναι το ΥΠΕΧΩ Ε. Η πληµµυρική παροχή που χρησιµοποιήθηκε είναι 876,2 m 3 /sec για συχνότητα πληµµύρας περιόδου ίση των 50 ετών (Τ=50), 1005,9 m 3 /sec για Τ=100 και 1319,1 m 3 /sec για Τ=500. Προέκυψε µέγιστο βάθος πληµµυρικής κατάκλυσης 11,95 m, από την εφαρµογή της υδραυλικής προσοµοίωσης για Τ=50, και έκτασης 20,124 km 2, για Τ=100 το βάθος της κατάκλυσης ήταν 12,15 m και 49

50 έκτασης 20,885 km 2 και τέλος για Τ=500 το βάθος ήταν 12,6 m καιη έκταση 23,708 km 2. Στην παρακάτω εικόνα αποτυπώνονται σε διάγραµµα οι εκτάσεις της πληµµύρας για κάθε συχνότητα επαναφοράς της. Παρατηρείται αύξηση της πληµµυρικής έκτασης 0,761 km 2 από την συχνότητα επαναφορά Τ=50 σε Τ=100 και από Τ=100 σε Τ=500 αύξηση είναι 2,823 km 2. Περιοχή µελέτης 'Τρικαλα' Περίοδος επαναφοράς πληµµύρας (years) T=500 T=100 T= Έκταση πληµµύρας (km 2 ) Εικόνα 4.13 : ιάγραµµα έκτασης πληµµύρας για κάθε συχνότητα επαναφοράς της Figure 4.13 : Diagram of area flood s recover, for flood s return period T=50,100,500 Ακολουθεί, η τρισδιάστατη απεικόνιση της υδραυλικής προσοµοίωσης για τις τρεις περιόδους επαναφορά πληµµύρας, όπου δεν είναι διακριτή η αύξηση της πληµµυρικής κατάκλυσης (Εικόνες 4.14). Εικόνα 4.14 : Τρισδιάστατη απεικόνιση πληµµυρικής κατάκλυσης της περιοχής µελέτης Τρίκαλα, για πληµµύρα επαναφοράς Τ=50, 100 και 500 Figure 4.14 : Three-dimensional display of flood coverage of the study area (Trikala) for flood s return period T = 50, 100 and

51 Τα διαγράµµατα στις Εικόνες 4.15, 4.16, 4.17 & 4.18, αποτυπώνουν τα βάθη και τις εκτάσεις των πληµµυρών σε διάφορα σηµεία του καναλιού. Οι γραµµές µε την ονοµασία WS υποδεικνύει την επιφάνεια του νερού της πληµµύρας για τις τρείς περιόδους επαναφοράς. Όπως παρατηρείται στις τέσσερις περιπτώσεις, η αύξηση του βάθους πληµµύρας από Τ=50 σε Τ=100 και από Τ=100 σε Τ=500 δεν είναι ίδια. Στην διατοµή µε αριθµό , της Εικόνας 4.15, η αύξηση του βάθους πληµµύρας από Τ=50 σε Τ=100 είναι περίπου 100 cm και από Τ=100 σε Τ=500 είναι περίπου 500 cm. Ενώ, στην διατοµή µε αριθµό , της Εικόνας 4.16, η αύξηση του βάθους πληµµύρας από Τ=50 σε Τ=100 είναι περίπου 30 cm και από Τ=100 σε Τ=500 είναι περίπου 80 cm. Εικόνα 4.15 : ιάγραµµα της διατοµής µε αριθµό , για πληµµύρα επαναφοράς Τ=50,100,500 Figure 4.15 : Diagram of the section numbered , for flood s return period T=50,100,500 Εικόνα 4.16 : ιάγραµµα της διατοµής µε αριθµό , για πληµµύρα επαναφοράς Τ=50,100,500 Figure 4.16 : Diagram of the section numbered , for flood s return period T=50,100,500 51

52 Σε αντήθεση µε τις δυο προηγούµενες διατοµές, στην διατοµή µε αριθµό 8.500, της Εικόνας 4.17, η αύξηση του βάθους πληµµύρας από Τ=50 σε Τ=100 είναι περίπου 1 m και από Τ=100 σε Τ=500 είναι περίπου 2 m, και στην διατοµή µε αριθµό 2.500, της Εικόνας 4.18, η αύξηση του βάθους πληµµύρας από Τ=50 σε Τ=100 είναι περίπου 500 cm και από Τ=100 σε Τ=500 είναι περίπου 1 m. Εικόνα 4.17 : ιάγραµµα της διατοµής µε αριθµό 8.500, για πληµµύρα επαναφοράς Τ=50,100,500 Figure 4.17 : Diagram of the section numbered 8.500, for flood s return period T=50,100,500 Εικόνα 4.18 : ιάγραµµα της διατοµής µε αριθµό 2.500, για πληµµύρα επαναφοράς Τ=50,100,500 Figure 4.18 : Diagram of the section numbered 2.500, for flood s return period T=50,100,500 52

53 Περιοχή της Λάρισας Το υδατόρευµα µε την ονοµασία Λάρισα έχει µέγεθος m και διασχίζει αγροτική περιοχή σε υψόµετρο περίπου 50 m. Στη διαδροµή του ο ποταµός συναντά τον οικισµό Γιάννουλη και την πόλη Λάρισα µε πληθυσµό ατόµων (Εικόνα 4.19). Την περιοχή διασχίζουν οι δρόµοι Λάρισας-Τρικάλων και Κοζάνης-Λάρισα, όπου περνάει τον ποταµό µε γέφυρα. Ο υδροµετρικός σταθµός που αντλήθηκαν δεδοµένα παροχής, για τη µελέτη της εργασίας, ονοµάζεται Αµιγδαλία και η αρµόδια υπηρεσία είναι το ΥΠΕΧΩ Ε. Η πληµµυρική παροχή που χρησιµοποιήθηκε είναι 1986 m 3 /sec για συχνότητα πληµµύρας περιόδου ίση των 50 ετών (Τ=50), 2280 m 3 /sec για Τ=100 και 2990 m 3 /sec για Τ=500. Προέκυψε µέγιστο βάθος πληµµυρικής κατάκλυσης 33,9 m, από την εφαρµογή της υδραυλική προσοµοίωση για Τ=50, και έκτασης 8,256 km 2, για Τ=100 το βάθος της κατάκλυσης ήταν 34,2 m και έκτασης 8,445km 2 και τέλος για Τ=500 το βάθος ήταν 34,6 m καιη έκταση 9,0721 km 2. µ Εικόνα 4.19 :Εικόνα της περιοχής µελέτης Λάρισα από το πρόγραµµα Google Earth Pro Figure 4.19 : Picture of the study area (Larisa) from the Google Earth Pro 53

54 Στην παρακάτω εικόνα αποτυπώνονται σε διάγραµµα οι εκτάσεις της πληµµύρας για κάθε συχνότητα επαναφοράς της. Παρατηρείται αύξηση της πληµµυρικής έκτασης 0,189 km 2 από την συχνότητα επαναφορά Τ=50 σε Τ=100 και από Τ=100 σε Τ=500 αύξηση της τάξεων 0,627 km 2 (Εικόνα 4.20). Περιοχή µελέτης 'Λάρισα' Περίοδοσ επαναφοράς πληµµύρας (years) T=500 T=100 T= Έκταση πληµµύρας (km 2 ) Εικόνα 4.20 : ιάγραµµα έκτασης πληµµύρας για κάθε συχνότητα επαναφοράς της Figure 4.20 : Diagram of area flood s recover, for flood s return period T=50,100,500 Ακολουθεί, η τρισδιάστατη απεικόνιση της υδραυλικής προσοµοίωσης για τις τρεις περιόδους επαναφορά πληµµύρας (Εικόνες 4.21). Σε αρκετά σηµεία του ποταµού είναι διακριτή η αύξηση στην έκταση της πληµµύρας, από την περίοδο επαναφοράς Τ=50 σε Τ=500. Εικόνα 4.21 : Τρισδιάστατη απεικόνιση πληµµυρικής κατάκλυσης της περιοχής µελέτης της Λάρισας, για πληµµύρα επαναφοράς Τ=50, 100 και 500 Figure 4.21 : Three-dimensional display of flood coverage of the study area (Larisa) for flood s return period T = 50, 100 and