Πληµµύρες και αντιπληµµυρικά έργα Γεωµορφολογία και απορροή Εφαρµογές µετηχρήσησγπ Εργαστήριο Υδρολογίας και Αξιοποίησης Υδατικών Πόρων Αθήνα 22 ΙΑΡΘΡΩΣΗ ΤΟΥ ΜΑΘΗΜΑΤΟΣ: Γεωµορφολογία και απορροή ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ ΛΕΚΑΝΗΣ ΑΠΟΡΡΟΗΣ ΕΠΙ ΡΑΣΗ ΓΕΩΜΟΡΦΟΛΟΓΙΑΣ ΣΤΗΝ ΑΠΟΡΡΟΗ ΕΞΑΓΩΓΗ Υ ΡΟΛΟΓΙΚΩΝ Ι ΙΟΤΗΤΩΝ ΛΕΚΑΝΗΣ ΜΕ ΣΓΠ Υ ΡΟΛΟΓΙΚΕΣ ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ ΜΕ ΤΗ ΧΡΗΣΗ ΣΓΠ ΕΦΑΡΜΟΓΗ ΣΤΗ ΛΕΚΑΝΗ ΤΗΣ ΠΥΛΗΣ (ΠΟΡΤΑΪΚΟΣ) ΕΦΑΡΜΟΓΗ ΣΤΗ ΛΕΚΑΝΗ ΤΣΙΜΟΒΟΥ (ΑΡΑΧΘΟΣ)
ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ ΛΕΚΑΝΗΣ ΑΠΟΡΡΟΗΣ Κατάταξη H λεκάνη απορροής, ως σύστηµα µετασχηµατισµού των ατµοσφαιρικών κατακρηµνισµάτων σε απορροή, παρουσιάζει ορισµένα ειδικά φυσικά γνωρίσµατα που επηρεάζουν σηµαντικά, τόσο τη διαδικασία του µετασχηµατισµού όσο και το τελικό της αποτέλεσµα, δηλαδή το υδρογράφηµα της απορροής. Τα γνωρίσµατα αυτά ονοµάζονται φυσιογραφικά χαρακτηριστικά της λεκάνης απορροής και µπορούν να καταταγούν στις ακόλουθες τρεις κατηγορίες: Mορφολογικά χαρακτηριστικά (µορφή, ανάγλυφο, υδρογραφικό δίκτυο) Εδαφολογικά χαρακτηριστικά (µηχανικές ιδιότητες, χηµική σύσταση) Φυτοκάλυψη (είδη χλωρίδας και χωρική διάταξή της) Τα παραπάνω χαρακτηριστικά αποτελούν χωρικά κατανεµηµένη πληροφορία (µεταβάλλονται από θέση σε θέση) αλλά στην πράξη γίνεται συµπυκνωµένη περιγραφή τους χρησιµοποιώντας δείκτες και διαγράµµατα. ΜΟΡΦΟΛΟΓΙΚΑ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ Γεωµετρία Ο υδροκρίτης είναι το όριο, το οποίο ορίζει την έκταση που καταλαµβάνει η λεκάνη απορροής ανάντη µιας δεδοµένης διατοµής Α υδατορεύµατος. Το κυριότερο γεωµετρικό χαρακτηριστικό της λεκάνης απορροής είναι το εµβαδό της S A. Αν και το σχήµα µιας λεκάνης απορροής είναι πάντα πολύπλοκο, έχουν προταθεί διάφοροι αδιάστατοι δείκτες που κωδικοποιούν το σχήµατηςλεκάνης Ο δείκτης κυκλικότητας ορίζεται ως ο λόγος της επιφάνειας της λεκάνης προς την επιφάνεια κύκλου µε περίµετρο ίδια µε αυτήτηςλεκάνης(p Α ): Ο δείκτης συµπαγούς ορίζεται ως ο λόγος της περιµέτρου της λεκάνης προς την περίµετρο κύκλου µε επιφάνεια ίδια µε αυτήτηςλεκάνης: E E S A PA 4π c = 2 ' c PA = = 4πS A E c Ο δείκτης επιµήκυνσης ορίζεται ως ο λόγος της πλευράς ενός τετραγώνου µε επιφάνεια ίδια µε αυτή της λεκάνης, προς ένα χαρακτηριστικό µήκος της λεκάνης L A (π.χ. το µήκος από την έξοδο µέχρι το πιο αποµακρυσµένο σηµείο της λεκάνης): E L = S L A A 2
ΜΟΡΦΟΛΟΓΙΚΑ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ Ανάγλυφο Υψοµετρική (ή υψογραφική) καµπύλη της λεκάνης Η καµπύλη που σε κάθε δεδοµένη τιµή του τοπογραφικού υψοµέτρου z αντιστοιχίζει το ποσοστό της επιφάνειας της λεκάνης F(z) που έχει υψόµετρο µεγαλύτερο ή ίσο της δεδοµένης τιµής Μέγιστο, ελάχιστο (στην έξοδο) και µέσο υψόµετρο λεκάνης Ουπολογισµός του µέσου υψοµέτρου της λεκάνης γίνεται µε βάσητηνυψοµετρική καµπύλη F(z) χρησιµοποιώντας τη σχέση: zr + zr zs = zdf z () Fr 2 όπου το πεδίο µεταβολής του F έχει υποδιαιρεθεί σε υποδιαστήµατα µήκους F r (όχι κατ ανάγκη ίσα, αλλά µε άθροισµα ίσο µε ) και οι τιµές του z που αντιστοιχούν στα άκρα του υποδιαστήµατος F r είναι z r, και z r. Μέση κλίση λεκάνης Υπολογίζεται από τη σχέση i s = ids ir S S S A S A όπουησυνολικήέκτασητηςλεκάνηςέχειυποδιαιρεθείσετµήµατα S r που το καθένα έχει περίπου σταθερή κλίση i r. A r r r ΜΟΡΦΟΛΟΓΙΚΑ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ Υψοµετρική καµπύλη της λεκάνης 3
ΜΟΡΦΟΛΟΓΙΚΑ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ Μηκοτοµή κύριου υδατορεύµατος ΜΟΡΦΟΛΟΓΙΚΑ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ Ταξινόµηση υδρογραφικού δικτύου 4 Β Σύστηµαταξινόµησης Horton (945) και Strahler (964) 2 3 2 3 2 Σαΐτα ρ. 4 Βαρδου 3 2 σόρεµα ρ. 3 2 2 2 Υδροκρίτης Κύριο υδατόρευµα Λοιπό υδρογραφικό δίκτυο km Λόγος διακλαδώσεων (Horton, 945). Ο αντίστοιχος εµπειρικός νόµος,γνωστός ως νόµος του Horton για τον αριθµόυδατορευµάτων Ν i, των κλάδων δεδοµένης τάξης i: Νόµος του Horton για τα µήκη υδατορευµάτων L i, των κλάδων δεδοµένης τάξης i : Νόµοςτωνεπιφανειώντωνυδατορευµάτων ( Schumm, 956) Α i, τωνκλάδωνδεδοµένης τάξης i: N N i i + = R, i = 2,,..., I B Li + RL i I L =, = 2,,..., i Ai + RA i I A =, = 2,,..., i 4
ΜΟΡΦΟΛΟΓΙΚΑ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ Αριθµός κλάδων και αντίστοιχα µέσα µήκη συναρτήσει της τάξης των κλάδων R B =2.42 R L =.47 ΜΟΡΦΟΛΟΓΙΚΑ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ Πυκνότητα υδρογραφικού δικτύου Η πυκνότητα του υδρογραφικού δικτύου D A, ορίζεται ως ο λόγος του συνολικού µήκους του υδρογραφικού δικτύου ΣL A προς την επιφάνεια της λεκάνης S A : και έχει διαστάσεις [L ]. Η µέσηαπόστασηαπότονυδροκρίτηµέχρι το υδατόρευµαείναι: D A L = S Η µέση διαδροµή µιαςσταγόναςσεσυνθήκεςεπίγειαςροής, µέχρι να φτάσει στο υδρογραφικό δίκτυο είναι: X A YA = = 2 4D Μια συγκεκριµένη διαδροµή κατάµήκος του υδατορεύµατος, ηοποίακαταλήγει στην έξοδο της λεκάνης (συνήθως ο κλάδος µε µεγαλύτερη τάξη και µεγαλύτερο µήκος), χαρακτηρίζεται ως κύριο υδατόρευµα ή κύρια µισγάγγεια της λεκάνης. Το µήκος του κύριου υδατορεύµατος αποτελεί από τα βασικότερα φυσιογραφικά χαρακτηριστικά της λεκάνης και συσχετίζεται εµπειρικά µε το χρόνο συγκέντρωσης της λεκάνης. A A A X A = 2D A 5
Ε ΑΦΟΛΟΓΙΚΑ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ-ΦΥΤΟΚΑΛΥΨΗ Το είδος των εδαφών της λεκάνης απορροής επηρεάζει ιδιαίτερα τα υδρολογικά ελλείµµατα, άρα και την επιφανειακή απορροή. Οι µηχανικές ιδιότητές των εδαφών, καθορίζουν το ρυθµό της διήθησης και κατά συνέπεια επηρεάζουν άµεσα την απορροή Η χηµική σύσταση των εδαφών, σε συνδυασµό µε τιςµηχανικές ιδιότητές τους, καθορίζει τη φυτοκάλυψη και τους επικρατούντες τύπους χλωρίδας, και συνεπώς επηρεάζει αποφασιστικά την επιφανειακή απορροή Ο µηχανισµός της παρεµπόδισης της φυτοκάλυψης, έχει συνέπεια: τη µείωση του όγκου απορροής κατά την ποσότητα που κατακρατείται από τη χλωρίδα (και τελικώς εξατµίζεται ή απορροφάται απ αυτή) τη χρονική υστέρηση της απορροής (συντείνει εξ άλλου και η αύξηση της τραχύτητας των εδαφών, που προκαλείται από τη φυτοκάλυψη) την αύξηση της διηθητικής ικανότητα του εδάφους (από τη δράση των ριζών αλλά και των φυλλωµάτων που πέφτουν) συνολικά η φυτοκάλυψη δρα προς την κατεύθυνση της µείωσης του όγκου άµεσης απορροής, και της επιβράδυνσης και εξοµάλυνσης των ρυθµών της, µε τελική συνέπεια τη µείωση των αιχµών των πληµµυρικών υδρογραφηµάτων ηπυκνήκάλυψηµε χλωρίδα, συγκρατεί το εδαφικό υλικό (εφόσον επιβραδύνει την άµεση απορροή, προστατεύει το έδαφος από την κινητική ενέργεια της βροχής, δηµιουργεί συνεκτικό ιστό των εδαφικών κόκκων) µειώνοντας ή και µηδενίζοντας τη διάβρωση της λεκάνης ΕΠΙ ΡΑΣΗ ΓΕΩΜΟΡΦΟΛΟΓΙΑΣ ΣΤΗΝ ΑΠΟΡΡΟΗ Παράγοντες που επηρεάζουν την απορροή ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ ΒΡΟΧΟΠΤΩΣΗΣ ιάρκεια Ένταση Συνολικό ύψος Χωρική κατανοµή Χρονική κατανοµή ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ ΛΕΚΑΝΗΣ Μέγεθος Σχήµα Ανάγλυφο Γεωλογία Έδαφος Φυτοκάλυψη 6
ΕΠΙ ΡΑΣΗ ΓΕΩΜΟΡΦΟΛΟΓΙΑΣ ΣΤΗΝ ΑΠΟΡΡΟΗ Επίδραση της γεωµετρίας στο υδρογράφηµα ΛΕΚΑΝΕΣ ΑΠΟΡΡΟΗΣ (ΜΕ ΕΜΒΑ ΟΝ Α) Υ ΡΟΓΡΑΦΗΜΑΤΑ ΓΙA ΩΦΕΛΙΜΗ ΒΡΟΧΗ ΣΤΑΘΕΡΗΣ ΕΝΤΑΣΗΣ Ι ΚΑΙ ΙΑΡΚΕΙΑΣ D Q (m 3 /s) t (hr) V=A*I*D t (hr) t (hr) ΕΠΙ ΡΑΣΗ ΓΕΩΜΟΡΦΟΛΟΓΙΑΣ ΣΤΗΝ ΑΠΟΡΡΟΗ Χρόνος συρροής Εµπειρική σχέση Turazza-Giandotti 4 A +.5L Tc =.8 Η Εµπειρική σχέση Ventura-Passini Tc =. 3 A* L Εµπειρική σχέση Kirpich, 94 S T c χρόνος συγκέντρωσης σε hr A η έκταση της λεκάνης σε km 2 L το µήκος της κύριας µισγάγγειας σε km Η ηδιαφοράτουµέσου υψοµέτρου από το υψόµετρο στην έξοδο T c χρόνος συγκέντρωσης σε hr A η έκταση της λεκάνης σε km 2 L το µήκος της κύριας µισγάγγειας σε km S η µέση κλίση σε m/m 8. L T c χρόνοςσυγκέντρωσηςσεώρες Tc =. 25 L το µήκος της κύριας µισγάγγειας σε m S S η µέση κλίση σε m/m 7
ΜΗΧΑΝΙΣΜΟΣ ΗΜΙΟΥΡΓΙΑΣ ΕΠΙΦΑΝΕΙΑΚΗΣ ΑΠΟΡΡΟΗΣ A 4 Επιφανειακή βροχόπτωση A 3 h h 2 h 3 h 4 A 2 Υδρογράφηµα στην έξοδο A A *h 4 Όγκος απορροής A *h 2 A *h 3 A 2 *h 3 A 2 *h 2 A 3 *h 2 A 2 *h 4 A 3 *h 3 A 3 *h 4 A *h A 2 *h A 3 *h A 4 *h A 4 *h 2 A 4 *h 3 A 4 *h 4 Χρόνος ΜΗΧΑΝΙΣΜΟΣ ΗΜΙΟΥΡΓΙΑΣ ΕΠΙΦΑΝΕΙΑΚΗΣ ΑΠΟΡΡΟΗΣ Ένταση βροχής (mm/min) Χρόνος (min) Ένταση βροχής: mm/min ιάρκεια βροχής: min ΣΥΝΕΙΣΦΟΡΑ ΛΕΚΑΝΗΣ ΣΤΗΝ ΑΠΟΡΡΟΗ Έκταση λεκάνης απορροής: km 2 Στη λεκάνη χαράχτηκαν ισόχρονες καµπύλες και χωρίστηκε σε ζώνες. To νερό της ης ζώνης απορρέει σε min, της 2ής σε 2minκαι της ής σε min. Οι ζώνες έχουν το ίδιο εµβαδόν. Απορροή ζώνης:. m 3 /min ΙΑΤΟΜΗ ΕΞΟ ΟΥ ΠΛΗΜΜΥΡΟΓΡΑΦΗΜΑ ΕΞΟ ΟΥ Όγκος απορροής:. m 3 Παροχή αιχµής 6.7 m 3 /s 5 Παροχή (m 3 /min) 5 5 2 Νίκος Μαµάσης, 29 Χρόνος (min) 8
ΕΠΙ ΡΑΣΗ ΓΕΩΜΟΡΦΟΛΟΓΙΑΣ ΣΤΗΝ ΑΠΟΡΡΟΗ Μέθοδος ισοχρόνων Ισόχρονες καµπύλες Καµπύλες χρόνου - επιφάνειας απορροής Χρόνος συρροής Τ c 8 4 Α 6 6Τ 5Τ Έκταση σε χρόνο Τ (km 2 / Τ) 6 4 2 Έκταση (km 2 ) 3 2 Τ 2 Τ 3 Τ 4 Τ 5 Τ 6 Τ Τc Τ 2 Τ 3 Τ 4 Τ 5 Τ 6 Τ Τc Α 5 4Τ Χρόνος Χρόνος Α 4 3Τ Q n =i n Α +ι n- Α 2 + + i Α n 2 Υετογράφηµα Α 3 Α 2 2Τ Τ Ένταση βροχής (mm/ Τ) 5 5 i i2 i3 i4 i5 i6 i7 Α Πληµµυρογράφηµα Τ 2 Τ 3 Τ 4 Τ 5 Τ 6 Τ Τc Χρόνος 5 4 ΑΠΟΡΡΟΗ (hm 3 )/ Τ 3 2 Τ 2 Τ 3 Τ 4 Τ 5 Τ 6 Τ Τc Τc+ Τ Τc+3 Τ Τc+4 Τ Τc+5 Τ Τc+6 Τ Χρόνος Υ ΡΟΛΟΓΙΚΕΣ ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ ΜΕ ΤΗ ΧΡΗΣΗ ΣΓΠ Γενικά ΗτεχνολογίατωνΣυστηµάτων Γεωγραφικής Πληροφορίας (ΣΓΠ ή GIS), τα οποία διαχειρίζονται µε χρήση υπολογιστών την τοπογραφική και άλλη γεωγραφικά κατανεµηµένη πληροφορία (αντικαθιστώντας τους παραδοσιακούς χάρτες µε ψηφιακά αρχεία), επιτρέπει την αντιµετώπιση ποικίλων υδρολογικών προβληµάτων. Οι τεχνικές που υποστηρίζονται από τα ΣΓΠ επιτρέπουν την υλοποίηση εφαρµογών όπως: Παρεµβολή και επιφανειακή ολοκλήρωση υδρολογικών µεταβλητών Εισερχόµενη ακτινοβολία και δυνητική διάρκεια ηλιοφάνειας σε λεκάνη απορροής, λαµβάνοντας υπόψη την σκίαση και τις κλίσεις του ανάγλυφου Εξαγωγή µορφολογικών χαρακτηριστικών λεκάνης απορροής Εξαγωγή υδρολογικών ιδιοτήτων λεκάνης απορροής µε βάση τον κάνναβο του υψοµέτρου (συγκέντρωση ροής, υδρογραφικό δίκτυο) Υποβοήθηση της κατάρτισης µοναδιαίου υδρογραφήµατος Χωροχρονική εκτίµηση πληµµυρών Συσχέτιση απορροής µε δεδοµένα λεκάνης (εδαφολογία, φυτοκάλυψη, γεωλογία, χρήσεις γης κλπ) 9
ΕΞΑΓΩΓΗ Υ ΡΟΛΟΓΙΚΩΝ Ι ΙΟΤΗΤΩΝ ΛΕΚΑΝΗΣ ΜΕ ΣΓΠ Συναρτήσεις ανάλυσης επιφανειών Οι συναρτήσεις αυτές είναι διαδεδοµένες σε όλα σχεδόν τα ΣΓΠ, δεδοµένου ότι χρησιµοποιούνται σε πολλές κατηγορίες εφαρµογών. Εφαρµόζονται στον κάνναβο υψοµέτρου και δηµιουργούν έναν παράγωγο κάνναβο µε τα ίδια χαρακτηριστικά (διαστάσεις, µέγεθος κυττάρου), ο οποίος περιέχει τις υπολογισµένες από τη συνάρτηση τιµές Άποψη (aspect) Προσδιορίζει την διεύθυνση της µεγαλύτερης κλίσης κάθε κυττάρου σε σχέση µε τα οκτώ γειτονικά του. Οι τιµές στον υπολογισµένο κάνναβο συνήθως κυµαίνονται από - 36 (διεύθυνση σε µοίρες) Κλίση (slope) Προσδιορίζει την µεγαλύτερη κλίση κάθε κυττάρου σε σχέση µε ταοκτώγειτονικά του. Οι τιµές στον υπολογισµένο κάνναβο κυµαίνονται από - (κλίση %) Σκίαση αναγλύφου (hillshade) Προσδιορίζει τον φωτισµό της επιφάνειας. Με την συνάρτηση αυτή µπορεί να υπολογιστεί η ένταση της ηλιακής ακτινοβολίας σε κάθε θέση. Οι τιµές στον υπολογισµένο κάναβο κυµαίνονται από -256 (αυθαίρετη κλίµακα, όπου το αντιστοιχεί σε πλήρη σκίαση) Ισοϋψείς (contours) Προσδιορίζει τις ισοϋψείς καµπύλες για επιλεγµένη ισοδιάσταση. εν δηµιουργεί κάνναβο αλλά γραµµικό επίπεδο πληροφορίας ΕΞΑΓΩΓΗ Υ ΡΟΛΟΓΙΚΩΝ Ι ΙΟΤΗΤΩΝ ΛΕΚΑΝΗΣ ΜΕ ΣΓΠ Περιοχή µελέτης Θέση λεκάνης Μεσοχωρίου κάναβος υψοµέτρου (m) - 3 3-6 6-9 9-2 2-5 5-8 8-2 2-24 > 24
ΕΞΑΓΩΓΗ Υ ΡΟΛΟΓΙΚΩΝ Ι ΙΟΤΗΤΩΝ ΛΕΚΑΝΗΣ ΜΕ ΣΓΠ Παράγωγοι κάνναβοι Άποψης (µοίρες) Κλίσης (%) Σκίασης ανάγλυφου (-256) Επίπεδο (-) Βόρεια (-22.5,337.5-36) Βορειανατολική (22.5-67.5) Ανατολική (67.5-2.5) Νοτιανατολική (2.5-57.5) Νότια (57.5-22.5) Νοτιοδυτική 22.5-247.5) υτική (247.5-292.5) Βορειοδυτική (292.5-337.5) - 5 5 - - 5 5-2 2-25 25-3 3-35 35-4 > 4 ΕΞΑΓΩΓΗ Υ ΡΟΛΟΓΙΚΩΝ Ι ΙΟΤΗΤΩΝ ΛΕΚΑΝΗΣ ΜΕ ΣΓΠ Υδρολογικές συναρτήσεις Οι υδρολογικές συναρτήσεις εφαρµόζονται στον κάνναβο υψοµέτρου είτε σε παράγωγους, και δηµιουργούν έναν άλλο παράγωγο κάνναβο µε τα ίδια χαρακτηριστικά (διαστάσεις, µέγεθος κυττάρου), ο οποίος περιέχει τις υπολογισµένες από την συνάρτηση τιµές. ιεύθυνση ροής (flow direction) Εφαρµόζεται στον κάνναβο υψοµέτρου και υπολογίζει για κάθε κύτταρο προς τα που θα κατευθυνθεί η ροή. Οι τιµές στον υπολογισµένο κάνναβο παίρνουν τιµές που υποδηλώνουν µία από τις οκτώ διευθύνσεις Κοιλοτήτων (sink) Εφαρµόζεται στον κάνναβο υψοµέτρου και εντοπίζει τα κύτταρα που είναι χαµηλότερα και από τα οκτώ γειτονικά (κοιλότητες) Υπολεκάνη απορροής (watershed) Προσδιορίζει τις υπολεκάνες απορροής σε συγκεκριµένα σηµεία του χώρου Συγκέντρωση ροής (flow accumulation) Εφαρµόζεται στον κάνναβο διεύθυνσης ροής και υπολογίζει σε κάθε κύτταρο τον αριθµό των κυττάρων που απορρέουν σε αυτόν Μήκος ροής (flowlength) Εφαρµόζεται στον κάνναβο διεύθυνσης ροής και υπολογίζει το µήκος της ροής κάθε κυττάρου µέχρι την έξοδο της λεκάνης
ΕΞΑΓΩΓΗ Υ ΡΟΛΟΓΙΚΩΝ Ι ΙΟΤΗΤΩΝ ΛΕΚΑΝΗΣ ΜΕ ΣΓΠ Βασικοίκάνναβοιδεδοµένων Υψοµέτρου (m) Υπολογισµός ιεύθυνσης ροής µέγιστης κλίσης (46-37)/.4 (46-38)/ ιεύθυνσης ροής Συγκέντρωσης ροής (αριθµός κυττάρων που απορρέουν) Υ ΡΟΛΟΓΙΚΕΣ ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ ΜΕ ΤΗ ΧΡΗΣΗ ΣΓΠ Κατάρτιση µοναδιαίου υδρογραφήµατος µεκανναβικάδεδοµένα DEM Πλήρωση βυθισµάτων DEM Κάναβος τραχύτητας εδάφους Ταχύτητα χερσαίας ροής Κλίσεις εδάφους ιεύθυνση ροής Ταχύτητα ροής υδρογραφικού δικτύου Κατώφλι Συγκέντρωση ροής Μήκος ροής Αθροιστικές ταχύτητες ροής Υδρογραφικό δίκτυο Αντιστροφή Βάρη Τιµές ταχύτητας Κατάταξη υδρογραφικού δικτύου Χρόνοι απορροής Πηγή: Καββαδά Ο., Ανάλυση µεθόδων βροχής απορροής σε υδρολογικά µοντέλα µε χρήσησ.γ.π., Μεταπτυχιακή εργασία, ΕΜΠ, 22 Ιστόγραµµα 2
Υ ΡΟΛΟΓΙΚΕΣ ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ ΜΕ ΤΗ ΧΡΗΣΗ ΣΓΠ Μέθοδος χρόνου- επιφάνειας DEM LANDUSE SLOPE OVERLAND FLOW FLOW DIRECTION CHANNEL FLOW VELOCITY FLOW ACCUMULATION STRAHLER ACCUM TIME Υ ΡΟΛΟΓΙΚΕΣ ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ ΜΕ ΤΗ ΧΡΗΣΗ ΣΓΠ Υπολογισµός παροχής Σταθµοί βροχόπτωσης IDW Επιφανειακή κατανοµή βροχόπτωσης Χρόνοι απορροής Pixel που απορρέουν σε, 2, 3 ώρες Pixel µε χιλιοστά βροχής που δέχονται Πηγή: Καββαδά Ο., Ανάλυση µεθόδων βροχής απορροής σε υδρολογικά µοντέλα µε χρήσησ.γ.π., Μεταπτυχιακή εργασία, ΕΜΠ, 22 Επεξεργασία πίνακα περιγραφικών χαρακτηριστικών Υπολογισµός παροχής Επαναληπτική διαδικασία Πληµµυρογράφηµα Πίνακας Συνολικής Παροχής 3
Υ ΡΟΛΟΓΙΚΕΣ ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ ΜΕ ΤΗ ΧΡΗΣΗ ΣΓΠ Υπολογισµός παροχής ΣΤΑΘΜΟΙ ΕΠΙΦ. ΚΑΤΑΝΟΜΗ ΧΡΟΝΟΙ ΑΠΟΡΡΟΗΣ ΑΠΟΡΡΟΗ ΣΕ 5h ΑΠΟΡΡΟΗ ΣΕ 5h µε mm βροχής Πηγή: Καββαδά Ο., Ανάλυση µεθόδων βροχής απορροής σε υδρολογικά µοντέλα µε χρήσησ.γ.π., Μεταπτυχιακή εργασία, ΕΜΠ, 22 ΠΛΗΜΜΥΡΟΓΡΑΦΗΜΑ Υ ΡΟΛΟΓΙΚΕΣ ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ ΜΕ ΤΗ ΧΡΗΣΗ ΣΓΠ Επίδραση συντελεστή τραχύτητας στο µοναδιαίο υδρογράφηµα Πηγή: Καββαδά Ο., Ανάλυση µεθόδων βροχής απορροής σε υδρολογικά µοντέλα µε χρήση Σ.Γ.Π., Μεταπτυχιακή εργασία, ΕΜΠ, 22 4
Υ ΡΟΛΟΓΙΚΕΣ ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ ΜΕ ΤΗ ΧΡΗΣΗ ΣΓΠ Επίδραση κατωφλίου στο µοναδιαίο υδρογράφηµα Πηγή: Καββαδά Ο., Ανάλυση µεθόδων βροχής απορροής σε υδρολογικά µοντέλα µε χρήσησ.γ.π., Μεταπτυχιακή εργασία, ΕΜΠ, 22 ΕΦΑΡΜΟΓΗ ΣΤΗ ΛΕΚΑΝΗ ΠΥΛΗΣ Περιοχή µελέτης Θέση λεκάνης Πύλης κάναβος υψοµέτρου (m) - 3 3-6 6-9 9-2 2-5 5-8 8-2 2-24 > 24 5
ιεύθυνσης ροής ΕΦΑΡΜΟΓΗ ΣΤΗ ΛΕΚΑΝΗ ΠΥΛΗΣ Παράγωγοι κάνναβοι () Συγκέντρωσης ροής 2 4 8 6 32 64 28 32 64 28 6 8 4 2 - - 5 5-75 75 - > ΕΦΑΡΜΟΓΗ ΣΤΗ ΛΕΚΑΝΗ ΠΥΛΗΣ Παράγωγοι κάνναβοι (2) Υδρογραφικού δικτύου Απόστασης ροής (km) ΨΗΦΙΟΠΟΙΗΜΕΝΟ ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΕΝΟ -4 4-7 7- -3 3-6 6-9 9-22 22-25 25-28 6
Λεκάνη Αράχθου στη θέση Τσίµοβο Ψηφιακό Μοντέλο Εδάφους ιάσταση: 25 m Αριθµός κυττάρων: 9988 7
Κλίσεις εδάφους Χρήσεις γης, Συντελεστής κ* 8
Συντελεστής κ* Ταχύτητες χερσαίας ροής (m/s) V (m/s)=k*s (m/m) /2 9
ιεύθυνση ροής Συγκέντρωση ροής 2
Υδρογραφικό δίκτυο Κατώφλι κυττάρων: 6 Κατώφλι κυττάρων: 4 Κατώφλι κυττάρων: 5 Υδρογραφικό δίκτυο Κατώφλι κυττάρων: 3 2
Τάξεις υδρογραφικού δικτύου κατά Strahler Ταχύτητες ροής υδρογραφικού δικτύου ανά τάξη (m/s).8 2 3.2 4.4 Συνολικές ταχύτητες ροής (m/s) 22
Χρόνοι απορροής (hr) 6 Αριθµός κυττάρων που απορρέουν κάθε ώρα Ni Σύνολο κυττάρων: 9988 Επιφάνεια κυττάρου: 625 m 2 Έκταση: 624 km 2 Αριθµός κυττάρων 2 8 4 5 5 2 Χρόνος (hr) 3 Ui m 3 /s =Ni *. m * 625 m 2 / 36 s Μοναδιαίο υδρογράφηµα h Όγκος: mm * 624 km 2 = 6.2 hm 3 Παροχή m3/s 2 5 5 2 Χρόνος (hr) 23
5 4 3 2 2 3 4 5 6 7 Παροχή m3/s 2 5 5 Yδρογράφηµα βροχής3 ωρών σταθερής έντασης mm/hr 2 3 4 5 Χρόνος (hr) 2 5 Yδρογράφηµα βροχής 2 ωρών σταθερής έντασης mm/hr Παροχή m3/s 2 5 Yδρογράφηµα βροχής2 ωρών σταθερής έντασης mm/hr 5 Παροχή m3/s 5 2 3 4 5-5 Χρόνος (hr) 2 3 4 5-5 Χρόνος (hr) Παρατηρηµένο υετόγραµµα (5.5mm) Όγκος µοναδιαίου: 6.24 hm 3 Όγκος βροχής 5.5 mm: 9.77 hm 3 Καθαρή βροχή: (2.8/9.77)*5.5=3.5 mm Παρατηρηµένο υδρογράφηµα Καθαρός όγκος απορροής: 2.8 hm 3 8 Παροχή (m3/s) 6 4 2 5 5 2 25 3 35 Χρόνος (hr) 24
2 2 3 4 5 6 7 Καθαρό υετόγραµµα (3.5mm) Υπολογισµένο καθαρό υδρογράφηµα (2.8 hm 3 ) Παροχή (m3/s) 8 6 4 Παρατηρηµένο καθαρό υδρογράφηµα (2.8 hm 3 ) 2 3 5 7 9 3 5 7 9 2 23 25 27 29 3 33 Χρόνος (hr) ιάγραµµα υπολογισµού ταχυτήτων χερσαίας ροής (m/s) 25
ιάγραµµα υπολογισµού ταχυτήτων υδρογραφικού δικτύου (m/s) ιάγραµµα υπολογισµού χρόνων απορροής (s) 26
ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ Γαρµπής, Ε. και Χ. Κυρίτσης, Εκτίµηση πληµµυρών µε χρήση συστήµατος γεωγραφικών πληροφοριών και κανναβικών στοιχείων radar, ιπλωµατική εργασία, ΕΜΠ 995 Καββαδά Ο. Ανάλυση µεθόδων βροχής απορροής σε υδρολογικά µοντέλα µε χρήση Σ.Γ.Π., Μεταπτυχιακή εργασία, ΕΜΠ, 22 Κουκουβίνος, Α. και Ν. Μαµάσης, Επεξεργασία γεωγραφικής πληροφορίας, Τεύχος 3, Αναβάθµιση και επικαιροποίηση της υδρολογικής πληροφορίας της Θεσσαλίας, Τοµέας ΥΠΥΘΕ, ΕΜΠ, 997 Κουτσογιάννης,. και Θ. Ξανθόπουλος, Τεχνική Υδρολογία, Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο, Αθήνα, 997 Μιµίκου, Μ. και Ε. Μπαλτάς, Τεχνική Υδρολογία, Εκδόσεις ΕΜΠ, 2 Dingman, L., Physical Hydrology, Prentice-Hall, Inc., New Jersey, 994 ESRI, ARC-VIEW, Advanced Spatial Analysis using raster and vector data, 996 Μeijerink A., Brouwer H., Mannaerts C., and C. Valenzuela, Introduction to the use of Geographic Information Systems for practical hydrology, UNESCO, Publication Number 23, 995 27