ΠΛΗΜΜΥΡΕΣ ΚΑΙ ΑΝΤΙΠΛΗΜΜΥΡΙΚΑ ΕΡΓΑ ΑΝΑΣΚΟΠΙΣΗ Υ ΡΟΛΟΓΙΑΣ ΠΛΗΜΜΥΡΩΝ Εργαστήριο Υδρολογίας και Αξιοποίησης Υδατικών Πόρων Αθήνα 2 Εισαγωγή Πληµµύρα ονοµάζεται η κατάσταση κατά την οποία περιοχές, που συνήθως είναι στεγνές, καλύπτονται από ποσότητες νερού για συγκεκριµένο χρονικό διάστηµα. Οι πληµµύρες προέρχονται από την αλληλεπίδραση: (α) φυσικών φαινοµένων (βροχόπτωση), (β) των συνθηκών της λεκάνης απορροής και (γ) τη χωρητικότητα του συστήµατος αποστράγγισης (φυσικού ή ανθρωπογενούς) Στους µεγάλους ποταµούς οι πληµµύρες µπορεί να εµφανιστούν αρκετό χρόνο µετάτηβροχόπτωσηκαιναδιαρκέσουνηµέρες, εβδοµάδες ή ακόµη και µήνες. Σε µικρότερα ποτάµια είναι δυνατόν να εµφανιστούν στιγµιαίες πληµµύρες (flash floods) που συνήθως οφείλονται σε πολύ έντονη τοπική βροχόπτωση. Αυτές είναι λιγότερο προβλέψιµες και µπορεί να προκαλέσουν εκτεταµένες καταστροφές. εδοµένου ότι συµβαίνουν ξαφνικά και µεελάχιστη προειδοποίηση είναι ιδιαίτερα επικίνδυνες για τους ανθρώπους.
T= T=2 T=5 T=2 T= T=5 T=2 Υδρολογικός σχεδιασµός και αντιπληµµυρικά έργα Ατµόσφαιρα Χαρακτηριστικά βροχόπτωσης Όµβριες καµπύλες Κατάρτιση υετογράµµατος i i 2 i 3 Περιβάλλον Χαρακτηριστικά λεκάνης (συντελεστής απορροής, χρόνος συγκέντρωσης) Παροχετευτική ικανότητα αποστραγγιστικού συστήµατος 4 3 2 Εκτίµηση πληµµυρογραφήµατος 2 3 4 5 6 7 8 Μοναδιαίο υδρογράφηµα Παροχή (m 3 /s) 3 2 Εκτίµηση διήθησης i i 2 i 3 2 3 4 5 6 Επιλογή περιόδου Κοινωνία επαναφοράς σχεδιασµού Αντιπληµµυρικά έργα Ένταση και αξία δραστηριοτήτων στα πληµµυρικά πεδία Ετοιµότητα σε ακραία φαινόµενα ιαχείριση κινδύνων πληµµύρας Επιλογή έργων και µέτρων Στάθµη πληµµύρας για Τ= έτη Στάθµη πληµµύρας για Τ= έτη Συνήθης στάθµη ΜΕΓΙΣΤΟ ΥΨΟΣ ΒΡΟΧΗΣ (mm) Μέγιστο ωριαίο Mongolia 3/7/975 4 mm Μέγιστο λεπτού Gouadeloupe 26//97 38 mm ΜΕΓΙΣΤΕΣ ΒΡΟΧΟΠΤΩΣΕΙΣ Μέγιστα παρατηρηµένα ύψη βροχής Μέγιστo µηνιαίο Cherrapunji, India -3/7/86 93 mm Μέγιστο ηµερήσιο Reunion 6-7//966 825 mm Μέγιστo ετήσιο Cherrapunji, India 8/86-7/86 2646 mm ΧΡΟΝΟΣ (min) 2
Χρονική εξέλιξη δεκάλεπτης βροχόπτωσης στις 2-22//994 στην Πολυτεχνειούπολη Ζωγράφου 2 Μέγιστη ωριαία βροχόπτωση 9:3-2:3 67.7 mm min rainfall (mm) 5 5 2//994 : 2//994 6: 2//994 9:3 2//994 22: 22//994 4: Μέγιστη δεκάλεπτη βροχόπτωση: 7.5 mm Μέγιστη εικοσάλεπτη βροχόπτωση: 29.9 mm Μέγιστη δίωρη βροχόπτωση: 82.3 mm Ανάλυση συχνότητας Επεισόδιο της 2-22//994 στο ΣταθµόΖωγράφου T=5 YEARS max 2 h 82.3 mm max 3 h 93.7 mm Maximum intensity (mm/hr max min 7.5 mm max 2 min 29.9 mm max 3 min 36.3 mm max h 67.7 mm max 6 h. mm max 2 h 62. mm max 24 h 67. mm T=5 YEARS T= YEARS Rainfall duration (hr) 3
Υ ΡΟΓΡΑΦΗΜΑΤΑ Χαρακτηριστικά µεγέθη Ένταση βροχόπτωσης t K t Λ t Μ t Ν S Έλλειµµα Ενεργός βροχή Παροχή, Q t a t L t L Γ t c t b t a : Χρόνος ανόδου t c : Χρόνος συγκέντρωσης ta : Χρόνος βάσης t L, t L : Χρόνοι υστέρησης ΒΓ: Κλάδος ανόδου Γ : Κλάδος καθόδου Γ: Αιχµή πληµµύρας Κ Άµεση απορροή Α Β Βασική απορροή Ε t B t Γ t Χρόνος, t ΜΟΝΑ ΙΑΙΟ Υ ΡΟΓΡΑΦΗΜΑ Παραδοχές Σε µια συγκεκριµένηυδρολογικήλεκάνη, βροχές ίσης διάρκειας που προκαλούν απορροή, δίνουν υδρογραφήµατα άµεσης απορροής µε την ίδια περίπου χρονική βάση ανεξάρτητα από την ένταση της βροχής. Σε µια δεδοµένη υδρολογική λεκάνη, ηάµεση απορροή που προκαλείται από µια συγκεκριµένη βροχή είναι ανεξάρτητη από τις προηγούµενες βροχές. Η κατάσταση της υδρολογικής λεκάνης παραµένει χρονικά αµετάβλητη Αρχές Αρχή της αναλογίας: ύο ενεργές βροχές της ίδιας διάρκειας αλλά διαφορετικής έντασης δηµιουργούν υδρογραφήµατα µε την ίδια χρονική βάση ενώ ο λόγοςτωνπαροχώνσεκάθεχρονικήείναι ίσοςµε το λόγο των εντάσεων. I i /i 2 =Q /Q 2 i 2 Q2 Q Αρχή της επαλληλίας: Το συνολικό υδρογράφηµα που προκύπτει από διαδοχικέςβροχοπτώσειςείναι το υδρογράφηµα µε παροχές που είναι το άθροισµα άθροισµατωνπαροχώντωνεπιµέρους υδρογραφηµάτων. Q i 3 =Q +Q 2 i 2 Q3 Q2 Q 4
ΜΟΝΑ ΙΑΙΟ Υ ΡΟΓΡΑΦΗΜΑ mm/h MY h mm V Χρόνος βάσης D (hr) 5mm/h MY 2h V Εµβαδόν λεκάνης Α Χρόνος βάσης D+ (hr) 3.33 mm/h MY 3h V=mm* A V Χρόνος βάσης D+2 (hr) 24 Υ ΡΟΓΡΑΦΗΜΑΤΑ Καµπύλη S 2 Βροχόπτωση mm ανά 2 ώρες 6 2 8 4 Καµπύλη S 2 ωρών Μοναδιαία υδρογραφήµατα 2 ωρών 2 4 6 8 2 4 6 8 2 22 24 26 5
Υ ΡΟΓΡΑΦΗΜΑΤΑ Υπολογισµός ΜΥ h από ΜΥ 2 h Μετατοπισµένη βροχόπτωση mm ανά 2 hr 24 2 ιαφορά βροχοπτώσεων 5 mm σε hr Bροχόπτωση mm ανά 2 hr 6 2 8 4 Καµπύλη S 2 ωρών ιαφορά καµπυλών S 2 ωρών Καµπύλη S 2 ωρών µετατοπισµένη κατά ώρα Μοναδιαίο υδρογράφηµα ώρας 2 4 6 8 2 4 6 8 2 22 Υ ΡΟΓΡΑΦΗΜΑΤΑ Υπολογισµός ΜΥ 4 h από ΜΥ 2 h Άθροισµα υδρογραφηµάτων 75 5 25 Μοναδιαίο υδρογράφηµα 2 ωρών Μοναδιαίο υδρογράφηµα 4 ωρών Μοναδιαίο υδρογράφηµα 2 ωρών µετατοπισµένο κατά 2 ώρες 2 4 6 8 2 4 6 8 2 22 24 26 6
ΣΥΝΘΕΤΙΚΟ ΜΟΝΑ ΙΑΙΟ Υ ΡΟΓΡΑΦΗΜΑ ΚΑΤΑ SNYDER Q p (ft 3 /s)=c p *64*A/t p t p (hr)=c t *(L ca *L).3 T (days)= 3+t p /8 t p Q p W 5 (hr)=83/q p. W 75 (hr)=47/q p. ta W75.75*q p ta W5 =t p -W 5 /3 ta W5 W 75 W 5.5*q p ta W75 =t p -W 75 /3 tb W75 =t p +W 75 *2/3 tb W5 =t p +W 5 *2/3 tb W75 tb W5 T ΠΡΟΣΑΡΜΟΓΗ ΣΥΝΘΕΤΙΚΟΥ ΜΟΝΑ ΙΑΙΟΥ Υ ΡΟΓΡΑΦΗΜΑΤΟΣ 5 ΜΟΝΑ ΙΑΙΟΣ ΟΓΚΟΣ (ft 3 ) Α (mi 2 ) * inch= A*525 2 *(/2) 5 V/V µον = V/V µον =2.9 V/V µον =.23 2 3 4 5 6 7 8 7
ΣΥΝΘΕΤΙΚΟ ΜΟΝΑ ΙΑΙΟ Υ ΡΟΓΡΑΦΗΜΑ Μέθοδος Βρετανικού Ινστιτούτου Υδρολογίας Υπολογισµός Μοναδιαίου Υδρογραφήµατος ώρας Παροχή m 3 /s Q p t b =2.52*t p mm*a km 2 =.5*t b hr*q p m 3 /s Q p m 3 /s =. m *A* 6 m 2 /(.5*2.52*t p *36 s) Q p =2.2*A/t p t p t b Χρόνος, hr t p χρόνος ανόδου σε hr Q p παροχή αιχµής σε m 3 /s t b χρόνος βάσης σε hr A έκταση λεκάνης απορροής σε km 2 t b =7 hr A = km 2 ΠΑΡΑ ΕΙΓΜΑ Vβροχής= mm* km 2 = * 6 m 3 Vαπορροής=.5*t b hr*q p m 3 /s Q p m 3 /s = * 6 m 3 /(.5*7*36 s) Q p = 79.4 m 3 /s ΙΗΘΗΣΗ ιάρκεια βροχόπτωσης Ένταση βροχής Παρεµπόδιση από φυτοκάλυψη Υετόγραµµα Κατακράτηση από επιφανειακές κοιλότητες f ιήθηση από επιφανειακές κοιλότητες Καµπύλη διήθησης f = f + (f f ) exp( kt) c c fc Χρόνος 8
ΙΗΘΗΣΗ ιήθηση f (cm/hr) f f c f = f c + (f o -f c )*e -kt Horton Χρόνος, t όπου f διήθηση (cm/hr) f αρχική διήθηση (cm/hr) f c τελική διήθηση (cm/hr) h k παράµετρος t χρόνος f f c = (f o -f c )*e -kt ln(f - f c ) = ln(f o -f c ) k*t ΙΗΘΗΣΗ Προσαρµογή 5 µοντέλων διήθησης ιήθηση (cm/hr) 7 6 5 4 3 Horton Kostiakov Holtan Green Ampt Philip 2 2 4 6 8 2 4 Χρόνος (min) 9
Ένταση βροχόπτωσης, i (mm/hr) ΣΥΝΟΛΙΚΗ ΕΚΤΙΜΗΣΗ ΕΛΛΕΙΜΑΤΩΝ Μέθοδος δείκτη φ Πληµµυρικός όγκος V=A*Σ(i-φ)* t A: Έκταση λεκάνης είκτης φ Παροχή, Q (m 3 /s) Πληµµυρικός όγκος V=ΣQ* t Βασική ροή Υ ΡΟΓΡΑΦΗΜΑΤΑ Σχέση µοναδιαίου υδρογραφήµατοςπληµµυρογραφήµατος Παροχή (m 3 /s) 3 2 Ενεργός βροχόπτωση i i 2 i 3 Παροχή (m 3 /s) Μοναδιαίο υδρογράφηµα 3 2 2 3 4 5 6 U*i / 2 3 4 5 6 3 2 Παροχή (m 3 /s) U*i 2 / 2 3 4 5 6 3 2 Παροχή (m 3 /s) U*i 3 / 6 2 3 4 5 6 Q t =U t *i /+U t- *i 2 /+U t-2 *i 3 / 5 Q =U *i / 4 Q =U *i /+U *i 2 / Q 2 =U 2 *i /+U *i 2 /+U *i 3 / 3 Q 3 =U 3 *i /+U 2 *i 2 /+U *i 3 / 2 Q 4 =U 4 *i /+U 3 *i 2 /+U 2 *i 3 / Q 5 =U 5 *i /+U 4 *i 2 /+U 3 *i 3 / Q 6 =U 6 *i /+U 5 *i 2 /+U 4 *i 3 / Q 7 =U 6 *i 2 /+U 5 *i 3 / 2 3 4 5 6 7 8 Q 8 =U 6 *i 3 /
Χάρτες πληµµυρικής επικινδυνότητας Πηγή: Θεουλάκης Κ. ηµιουργία χαρτών κινδύνου πληµµύρας και χαρτών διακινδύνευσης πληµµύρας, µεβάσητην οδηγία 27/6 τηςευρωπαϊκήςένωσηςγιαταύδατα, ιπλωµατική εργασία, 2 Ατµόσφαιρα Βροχόπτωση Χωροχρονική ένταση Περιβάλλον Λεκάνη απορροής Συντελεστής απορροής Χρόνος συγκέντρωσης Στραγγιστικό σύστηµα Παροχετευτική ικανότητα Κοινωνία Πληµµυρικό πεδίο Ένταση - αξία δραστηριοτήτων Πρόληψη ιατήρησηεπέκταση δασών ιατήρηση υγροτόπων - πληµµυρικών πεδίων Πρόληψη Οριοθέτηση ιατήρηση µαιάνδρων Πρόληψη Προσαρµογή χρήσεων πληµµυρικών πεδίων στη πιθανότητα πληµµύρας Χωροθέτηση σηµαντικών εγκαταστάσεων Ετοιµότητα Συντήρηση µετρητικών υποδοµών Ανάπτυξη µοντέλων βροχής-απορροής Προστασία Αντιπληµµυρικοί ταµιευτήρες Λεκάνες κατάκλυσης Εκτροπές ποταµών Προστασία Αναχώµατα ίκτυα οµβρίων Έργα διευθέτησης Προστασία Ανύψωση κατασκευών Ατοµικά µέτρα προστασίας Ετοιµότητα Ανάπτυξη µοντέλων βροχήςαπορροής Συντήρηση µετρητικών υποδοµών Μετρίαση Ανάσχεση πληµµυρών σε ταµιευτήρες Εκτροπές σε αποστραγγιστικά δίκτυα Ετοιµότητα Μετρίαση Καθαρισµός, Θραύση αναχωµάτων εκβάθυνση ποταµών Τοποθέτηση κινητών Συντήρηση στοιχείων αποχετευτικών συστηµάτων Μετρίαση Εκκένωση ευάλωτων περιοχών Ετοιµότητα Συστήµατα ειδοποίησης κοινού Μηχανισµός διαρκούς ενηµέρωσης κοινού Αναίρεση αντίληψης για απόλυτη προστασία Οργάνωση φορέων για πρόληψη-αντιµετώπιση φυσικών καταστροφών Αποκατάσταση Επανασχεδιασµός έργων και δράσεων ιαχειριστικά σχέδια Αντιµετώπιση ιάσωση-αποµάκρυνση πληθυσµού Σίτιση και στέγαση πληθυσµού Μεταφορά σε νοσοκοµεία Άντληση υδάτων, Αποµάκρυνση φερτών, ιαχείριση κυκλοφορίας