slide1 n.
Download
Skip this Video
Loading SlideShow in 5 Seconds..
Μοντέλα για την Προσομοίωση των Πλημμυρών HEC HMS HEC RAS Γιάννης Î Î±Î½Î±Î³Ï PowerPoint Presentation
Download Presentation
Μοντέλα για την Προσομοίωση των Πλημμυρών HEC HMS HEC RAS Γιάννης ΠαναγÏ

Loading in 2 Seconds...

play fullscreen
1 / 67

Μοντέλα για την Προσομοίωση των Πλημμυρών HEC HMS HEC RAS Γιάννης Î Î±Î½Î±Î³Ï - PowerPoint PPT Presentation


  • 199 Views
  • Uploaded on

Πλημμύρες και Αντιπλημμυρικά Έργα. Μοντέλα για την Προσομοίωση των Πλημμυρών HEC HMS HEC RAS Γιάννης Παναγόπουλος. Εργαστήριο Υδρολογίας και Αξιοποίησης Υδατικών Πόρων 06 / 04 / 2011. Η οδηγία 2007/60/ΕΚ Αξιολόγηση & διαχείριση των κινδύνων πλημμύρας.

loader
I am the owner, or an agent authorized to act on behalf of the owner, of the copyrighted work described.
capcha
Download Presentation

PowerPoint Slideshow about 'Μοντέλα για την Προσομοίωση των Πλημμυρών HEC HMS HEC RAS Γιάννης ΠαναγÏ' - upton


An Image/Link below is provided (as is) to download presentation

Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author.While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server.


- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - E N D - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
Presentation Transcript
slide1

Πλημμύρες και Αντιπλημμυρικά Έργα

Μοντέλα για την Προσομοίωση των Πλημμυρών

HECHMS

HECRAS

Γιάννης Παναγόπουλος

Εργαστήριο Υδρολογίας και Αξιοποίησης Υδατικών Πόρων

06 / 04 / 2011

slide2

Η οδηγία 2007/60/ΕΚ

Αξιολόγηση & διαχείριση των κινδύνων πλημμύρας

«Πλημμύρα»: Η προσωρινή κάλυψη εδάφους από νερό, που υπό φυσιολογικές

συνθήκες, δεν καλύπτεται από νερό.

Σκοπός της οδηγίας: Η θέσπιση ενός πλαισίου αξιολόγησης και διαχείρισης των κινδύνων που συνδέονται με τις πλημμύρες ιδίως στην ανθρώπινη υγεία και ζωή, στο περιβάλλον, στην πολιτιστική κληρονομιά, στην οικονομική δραστηριότητα και στις υποδομές. Τα μέτρα για τη μείωση των κινδύνων θα πρέπει, σύμφωνα με την οδηγία, να συντονίζονται σε επίπεδο λεκάνης απορροής ποταμού για να είναι αποτελεσματικά.

Εργαλεία Διαχείρισης

Χάρτες πλημμυρικής επικινδυνότητας(Flood hazard maps)

(περιέχει τις πλημμυρικές κατακλύσεις)

Χάρτες κινδύνων πλημμύρας(Flood risk maps)

(χρήσεις γης που πλήττονται και εκτίμηση κόστους)

slide3
Ορισμός-Κατηγορίες Μοντέλων

Ορισμός Μοντέλου: Η Αναπαραγωγή της Συμπεριφοράς και Απόκρισης

ενός Φυσικού Συστήματος

slide4
Κριτήρια Επιλογής Μοντέλου
  • Σκοπός Κατασκευής
  • Επιστημονική Εγκυρότητα – Παρελθόν
  • Χωρική Ανάλυση – Διακριτοποίηση
  • Χρονική Ανάλυση (ωριαίο, ημερήσιο, μηνιαίο κ.τ.λ.)
  • Απαιτήσεις σε Δεδομένα
  • Ικανότητες Χρηστών
  • Κόστος Εφαρμογής
  • Ικανότητα στην Ανάπτυξη Σεναρίων
  • Καταλληλότητα ανά ευρύτερη περιοχή
slide5

HEC

Hydrologic Engineering Center

http://www.hec.usace.army.mil/

Οργανισμός του Ειδικού Σώματος Μηχανικών του Στρατού που υπάγεται στο Ινστιτούτο Υδατικών Πόρων των ΗΠΑ.

Ειδικοί σε θέματα επιφανειακής και Υπόγειας Υδρολογίας, Υδραυλικής Ποταμών, Μεταφοράς Φερτών, Στατιστικής Υδρολογίας, Ανάλυσης Διακινδύνευσης, Ανάλυσης Συστημάτων Ταμιευτήρων, Υδρολογικού Σχεδιασμού, Διαχείρισης Υδατικών Πόρων και άλλων συναφών Τεχνικών Αντικειμένων.

Υποστηρίζει υπηρεσίες και εργαστήρια παρέχοντας τεχνικές μεθόδους και επιστημονική καθοδήγηση σε θέματα Υδατικών Πόρων.

Προσφέρει στην έρευνα και ανάπτυξη και παρέχει τεχνική βοήθεια σε σημαντικά έργα.

Τα προϊόντα των εργασιών του είναι διαθέσιμα στο κοινό μέσω της ιστοσελίδας.

slide6

HMS

Hydrologic Modeling System

http://www.hec.usace.army.mil/software/hec-hms/

Συγκεντρωτικό ή Κατανεμημένο, Μεμονωμένου Υδρολογικού Γεγονότος ή Συνεχές, Εννοιολογικό.

Σχεδιασμένο για την Προσομοίωση των διαδικασιών βροχής-απορροής σε λεκάνες απορροής δενδριτικού τύπου.

Εφαρμόζεται τόσο σε μεγάλες αγροτικές λεκάνες όσο και σε μικρές αστικές ή ημιαστικές.

Τα υδρογραφήματα που παράγονται χρησιμοποιούνται για μελέτες:

  • Διαθεσιμότητας νερού
  • Πρόγνωσης πλημμυρών
  • Συνεπειών μελλοντικής αστικοποίησης λεκάνης απορροής
  • Σχεδιασμούς υπερχειλιστών φραγμάτων
  • Σχεδιασμούς αντιμετώπισης καταστροφών από πλημμύρες
  • Διευθέτησης περιοχής κατάκλυσης πλημμύρας
slide7

HMS (2)

Hydrologic Modeling System

http://www.hec.usace.army.mil/software/hec-hms/

Ένα μοντέλο λεκάνης κατασκευάζεται με το διαχωρισμό του υδρολογικού κύκλου σε συνιστώσες και με ορισμό οριακών συνθηκών σε αυτή

Κάθε συνιστώσα του υδρολογικού κύκλου αναπαρίσταται με ένα μαθηματικό μοντέλο

Στις περισσότερες περιπτώσεις είναι αρκετές οι επιλογές του χρήστη για την προσομοίωση της κάθε συνιστώσας. Η υιοθέτηση της πιο κατάλληλης είναι απόρροια της γνώσης του φυσικού συστήματος, των στόχων της υδρολογικής μελέτης καθώς και της κρίσης και εμπειρίας του ερευνητή

Το πρόγραμμα περιλαμβάνει μία βάση δεδομένων, δέχεται δεδομένα εισόδου και εξάγει αποτελέσματα με χρήση διάφορων ενσωματωμένων εργαλείων. Το interface επιτρέπει την εύκολη εναλλαγή ανάμεσα στα διάφορα μέρη-εφαρμογές του προγράμματος.

slide8

Φυσική Περιγραφή Λεκάνης Απορροής

  • Οι υπολογισμοί ξεκινούν από τα ανάντη προς τα κατάντη
  • Εκτίμηση Απωλειών:
  • Initial constant (δείκτης φ)
  • SCS Curve Number
  • Gridded SCS Curve Number
  • Exponential (εκθετική συνάρτηση του χρόνου)
  • Green-Ampt.
  • Υπολογισμός Επιφανειακής Απορροής:Μοναδιαίο Υδρογράφημα
  • Snyder
  • SCS
  • Οριζόμενο από το χρήστη
  • Βασική Ροή:
  • Recession method (εκθετικά μειούμενη)
  • Σταθερή ροή
  • Linear reservoir method (εκφόρτιση διηθούμενου νερού στο υδατόρρευμα με διατήρηση μάζας
  • Διόδευση:
  • Lag method (μέθοδος καθυστέρησης – όχι εξασθένιση πλημμυρικού κύματος)
  • Muskingum
  • Κινηματικό κύμα
  • Muskingum-Cunge
slide9

Φυσική Περιγραφή Λεκάνης Απορροής (2)

  • Βροχόπτωση
  • Παρατηρημένα Υετογράμματα Σταθμώνγια κάθε υπολεκάνη
  • Απόδοση Βαρών στους Σταθμούς (Thiessen, Id) για κάθε λεκάνη
  • Απόδοση τιμής σε κάθε στοιχείο του καννάβου (gridded method). Απαιτούνται βροχομετρικά δεδομένα από radar
  • Συνθετικά Υετογράμματα με βάση στατιστικές μεθοδολογίες
  • Δυνητική Εξατμισοδιαπνοή – σε Συνεχή Προσομοίωση
  • Μέθοδος Priestley – Taylor με ενσωμάτωση φυτικού συντελεστή
  • Μέθοδος gridded Priestley – Taylor
  • Υδρολογική Προσομοίωση
  • Καθορισμός ημερομηνίας και ώρας έναρξης και λήξης επεισοδίου, καθώς και χρονικού διαστήματος υπολογισμών
  • Η εκτέλεση του προγράμματος γίνεται με συνδυασμό του μοντέλου λεκάνης, του μετεωρολογικού μοντέλου και καθορισμούς ελέγχου από το χρήστη
  • Καθορισμός Παραμέτρων
  • Δοκιμές βελτιστοποίησης παραμέτρων για επιτυχή προσομοίωση. Διάφορες αντικειμενικές συναρτήσεις ενσωματώνονται για την αξιολόγηση της επιτυχίας προσαρμογής των προσομοιωμένων στα παρατηρημένα δεδομένα.
slide10
Απώλειες - Επιφανειακή Απορροή

Μέθοδος της SCS

Αριθμόςκαμπύλης CN

Εξαρτάται από:

  • Εδαφική Διαπερατότητα
  • Εδαφοκάλυψη
  • Συνθήκες Υγρασίας

SCS: Soil Conservation Service

S: max κατακράτηση εδάφους

Qsurf: επιφανειακή απορροή

Rday: βροχόπτωση

slide11
Αριθμοί Καμπύλης CN

Μέσο CN λεκάνης Τσιμόβου: CN = 0.16*83 + 0.26*79 + 0.58*73 = 76Οι συντελεστές δηλώνουν τα ποσοστά των χρήσεων γης στη λεκάνη, ενώ επιλέχτηκαν τα CN για τύπο εδάφους C (φλύσχης) και για μέτρια υδρολογική κατάσταση

slide12

Σύνδεση Μοντέλου HMS με ΣΓΠ

HEC-GeoHMS

(Geospatial Hydrologic Modelling System)

http://www.hec.usace.army.mil/software/hec-geohms/index.html

Εργαλείο Γεωγραφικών Συστημάτων Πληροφοριών που αξιοποιεί τοπογραφικά δεδομένα και γεωμετρικούς αλγόριθμους για το σχηματισμό της λεκάνης απορροής

Πακέτο Λογισμικού συμβατό με το ArcView που προετοιμάζει τα δεδομένα εισόδου για τη μοντελοποίηση με το HEC –HMS

Ανάλυση Ψηφιακού Μοντέλου Εδάφους – Υπολογισμός Γεωμετρικών Στοιχείων Λεκάνης (μήκη υδατορευμάτων, κλίσεις κλπ)

Τα όρια της λεκάνης και ο σχηματισμός του υδρογραφικού δικτύου μετατρέπονται σε ένα σύστημα υδρολογικών δεδομένων που αναπαριστά την απόκριση της λεκάνης στη βροχόπτωση

Παρέχει ένα ολοκληρωμένο περιβάλλον εργασίας GIS με εργαλεία – κουμπιά – menus

Επιτρέπει στο χρήστη να ορίσει τα σημεία μετρητικών σταθμών υδραυλικών κατασκευών ή άλλων σημείων ελέγχου

Τα αποτελέσματα εισάγονται στο HEC-HMS για την τελική προσομοίωση

slide13
Στάδια Μοντελοποίησης
  • Επεξεργασία Δεδομένων Εισόδου (χαρτών, κλιματικών χρονοσειρών κ.λ.π.)
  • Σχηματοποίηση Λεκάνης Απορροής (watershed delineation) στο HEC-GeoHMS
  • Συμπλήρωση Παραμέτρων Αρχείων Προγράμματος HEC-HMS (parameterization)
  • Εκτέλεση (run)
  • Ρύθμιση (calibration).Μεταβολή παραμέτρων του μοντέλου με σκοπό τη σύγκλιση προσομοιωμένων και παρατηρημένων πλημμυρογραφημάτων
  • Επαλήθευση (validation).Σύγκριση ενός ανεξάρτητου set πλημμυρογραφημάτων με τα αντίστοιχα του μοντέλου χωρίς περαιτέρω μεταβολή των παραμέτρων
  • Αξιολόγηση (verification). Διερεύνηση της τεχνικής που ακολουθείται από τον κώδικα του προγράμματος για τις μεταβολές αυτές ώστε να επιβεβαιωθεί ότι προκύπτουν με αξιοπιστία - Αποφυγή ‘λανθασμένης’ προσαρμογής του μοντέλου στην πραγματικότητα
slide14

Υδρολογική Λεκάνη Αράχθου

Ήπειρος

Τσίμοβο

Περιοχή Μελέτης

Υπολεκάνη Τσιμόβου

  • Κριτήρια Επιλογής
  • Στο υδατικό διαμέρισμα της Ηπείρου συμβαίνουν έντονα μετεωρολογικά και υδρολογικά φαινόμενα
  • Ποιότητα διαθέσιμων δεδομένων (βροχοπτώσεις, σταθμηγραφήματα, καμπύλες στάθμης-παροχής)
slide15

Υπολεκάνη Τσιμόβου

  • Αποτελεί το τμήμα της λεκάνης του Αράχθου στα ανάντη
  • Η μέση ετήσια βροχόπτωση είναι 1800 mm
  • Έχει έκταση 640 km2με μεταβολή υψομέτρου 352–2279m, ενώ το μέσο υψόμετρο είναι 1021m
  • Το μήκος ποταμού είναι 40 km με μέση ετήσια παροχή 18 m3/s (1965-2003)
  • Τα έντονα επεισόδια βροχής σε συνδυασμό με τα αδιαπέρατα εδάφη και τις μεγάλες κλίσεις προκαλούν σημαντικές παροχές στη θέση Τσίμοβο κατά τη διάρκεια του έτους.
slide16

Χωρικά Δεδομένα

Χάρτης Χρήσεων Γης

Βοσκότοποι: 168 km2 – 26%Καλλιεργήσιμη γη: 102 km2 – 16% Δάση: 369 km2 – 58%Urban: 0,7 km2 – 0,1%

Μέσο CN λεκάνης Τσιμόβου: CN = 0.16*83 + 0.26*79 + 0.58*73 = 76Οι συντελεστές δηλώνουν τα ποσοστά των χρήσεων γης στη λεκάνη, ενώ επιλέχτηκαν τα CN για τύπο εδάφους C (φλύσχης) και για μέτρια υδρολογική κατάσταση

slide17

Χωρικά Δεδομένα (2)

Γεωλογικός Χάρτης

Αλλούβια: 8 km2 – 1%Οφιόλιθοι: 5 km2 – 1%Φλύσχης: 518 km2 – 81,5% Ασβεστόλιθοι: 77 km2 – 12%Πυριγενή πετρώματα: 4 km2 – 0,5% Κερατόλιθοι: 28 km2 – 4%

Μέσο CN λεκάνης Τσιμόβου: CN = 0.16*83 + 0.26*79 + 0.58*73 = 76Οι συντελεστές δηλώνουν τα ποσοστά των χρήσεων γης στη λεκάνη, ενώ επιλέχτηκαν τα CN για τύπο εδάφους C (φλύσχης) και για μέτρια υδρολογική κατάσταση

slide18

Βροχομετρική πληροφορία

Απαιτούνται ωριαία ή και αναλυτικότερα (μέχρι 10λεπτα) δεδομένα βροχής

Τρεις βροχογράφοι στη λεκάνη (Ελατοχώρι, Μικρό Περιστέρι και Ποταμιά) με δεδομένα σε ωριαίο χρονικό βήμα

Οι μετρημένες παροχές στην έξοδο (Τσίμοβο) είναι επίσης διαθέσιμες σε ωριαία βάση

slide19

Στόχοι

Επιτυχής προσομοίωση επιλεγμένων πλημμυρογραφημάτων στη θέση Τσίμοβο

Αναγνώριση των καλύτερα προσαρμοζόμενων υδρολογικών μεθόδων για τα διάφορα μέρη της προσομοίωσης

Συμπεράσματα για το υδρολογικό καθεστώς στη λεκάνη (αρχικές απώλειες, επιφανειακή απορροή, βασική ροή κ.λ.π.)στην υγρή και ξηρή περίοδο

Σύγκριση Αδρομερούς και Ημικατανεμημένου Μοντέλου

slide20

Αδρομερές και Ημικατανεμημένο Μοντέλο Λεκάνης Τσιμόβου στο

HEC - GeoHMS

slide23
Προσομοιωμένα Πλημμυρογραφήματα
slide24
Συχνά Προβλήματα Εφαρμογής του Μοντέλου HMS σε Ελληνικές Λεκάνες
  • Λίγα Δεδομένα Παρατηρήσεων στο Χώρο και στο Χρόνο
  • Κακής Ποιότητας Δεδομένα (Βροχογραφήματα–Σταθμηγραφήματα)
  • Σχεδόν αδύνατη η εφαρμογή του σε κατανεμημένη μορφή (έλλειψη δεδομένων βροχής από radar)
slide26
Σενάρια - Έρευνα

Αλλαγή στη Χρήση Γης

  • Αλλαγές στο Είδος Φυτοκάλυψης
  • Αλλαγή στις Πρακτικές Διαχείρισης της Γης
  • Αστικοποίηση
  • Αποδάσωση
slide27
HEC RASHydrologic Engineering Centers River Analysis Systemhttp://www.hec.usace.army.mil/software/hec-ras/
  • Το HEC-RAS είναι ένα από τα μοντέλα του U.S.Army Corps of Engineers
  • Κατασκευάστηκε από το Hydrologic Engineering Center (HEC)
  • Είναι μοντέλο υδραυλικής ποταμού
  • Είναι μοντέλο μεμονωμένου υδρολογικού γεγονότος
  • Προσομοιώνει υδατορεύματα (River Analysis System – RAS)
    • Φυσικά ή τεχνητά
    • Μεμονωμένα ή συστήματα
slide28
Βήματα Μοντελοποίησης
  • Κατασκευή γεωμετρικού υποβάθρου
      • (είτε από την αρχή είτε εισαγόμενο από άλλα προγράμματα – π.χ. HEC-2, ArcGIS)
  • Προσδιορισμός συνθηκών ροής
  • Προσομοίωση
  • Αποτελέσματα
  • Έλεγχος αποτελεσμάτων & αποδοχή ή όχι
slide29
Βήμα 1ο – Δεδομένα Γεωμετρίας
  • Ορισμός άξονα υδατορεύματος
  • Ορισμός διατομών υδατορεύματος
    • Χιλιομετρική θέση διατομής
    • Γεωμετρία διατομής (εδάφους)
      • Από χάρτη ΓΥΣ κλίμακας 1:5000
      • Από τοπογραφική αποτύπωση (η ιδανικότερη λύση)
    • Απώλειες (manning & contraction/expansion coefficients)
  • Εναλλακτικά :
    • Εισαγωγή δεδομένων από ΗEC-2
    • Εισαγωγή δεδομένων από GIS
slide31
Βήμα 2ο – Συνθήκες Ροής
  • Παροχές σχεδιασμού
    • Προκύπτουν από την υδρολογική μελέτη ή από ανάντη συνθήκες (π.χ. έξοδοςσταθμού παραγωγής)
    • Χρειάζονται μόνο οι αιχμές
  • Οριακές συνθήκες ανάλογα με το αν η ροή είναι υποκρίσιμη ή υπερκρίσιμη
    • Δεδομένη στάθμη νερού
    • Κρίσιμο βάθος
    • Ομοιόμορφο βάθος
    • Καμπύλη στάθμης – παροχής
slide32
Αποτελέσματα

Διατομές

slide33
Αποτελέσματα

Στάθμη νερού κατά μήκος ποταμού

  • Εκτός από στάθμη νερού απεικονίζονται επίσης :
  • Κρίσιμα βάθη
  • Γραμμή ενέργειας
slide34

Κατάρτιση Μεθοδολογικού Πλαισίου για την Εκπόνηση Χαρτών Πλημμύρας

Εφαρμογή στο Ν. Αρκαδίας (HMS-RAS)

  • Άξονες Μεθοδολογίας

Οριοθέτηση λεκάνης μελέτης

Υδρολογική προσομοίωση λεκάνης

Καταιγίδα & πλημμύρα σχεδιασμού

HEC-HMS

HEC-GeoHMS

HEC-HMS

Χαρτογράφηση πλημμύρας

Υδραυλική προσομοίωση ποταμού

Εύρος πλημμυρικού πεδίου

HEC-RAS

HEC-GeoRAS

HEC-GeoRAS

slide35

Περιοχή μελέτης

- Άνω λεκάνη Αλφειού ποταμού έκτασης 164 km2

- Προσομοίωση περίπου 20 km ποταμού Αλφειού

slide36

Κάνναβος διευθύνσεων ροής

Κάνναβος συγκεντρωτικής ροής

Διανυσματικό υδρογραφικό δίκτυο

HECGeoHMS

Κατώφλι ορισμού ρέματος

Χάραξη υπολεκανών απορροής

Ορισμός υπολεκανών μελέτης

HECGeoRAS

Χάραξη κοίτης ποταμού

Όχθες ποταμού

Εξαγωγή τοπογραφικών χαρακτηριστικών

Υδρολιθολογικός χάρτης εδαφών

Πιεζομετρικός χάρτης

Κύριες διευθύνσεις ροής

+

Αρχείο Λεκάνης Απορροής

Χάρτης χρήσεων γης

Χάρτης πλημμυρικών κατακλύσεων

Διατομές ποταμού

Τοπολογία υπολεκανών

Απώλειες βροχής κατά SCS

Υδραυλική Προσομοίωση

+

Εμβαδά υπολεκανών

Συντελεστές Manning στις διατομές (εδαφοκάλυψη)

Χάρτης χρήσεων γης

Μέγιστες υδάτινες διαδρομές

Κέντρα βάρους υπολεκανών

Συνθετικό ΜΥ Snyder

Γεωμετρικό Αρχείο

Χάρτης κινδύνων πλημμύρας

HEC-RAS

Μέγιστες κεντροβαρικές υδάτινες διαδρομές

Οριζοντιογραφία, μηκοτομή και διατομές ποταμού

Απλοποιημένο μοντέλο κόμβων διαύλων

Υδρολογικό Αρχείο

Αρχείο Προσομοιώσεων

Πλημμυρογραφήματα Σχεδιασμού

Μόνιμες ή μη μόνιμες συνθήκες ροής

HEC-HMS

Καθορισμός χρονικής διάρκειας προσομοίωσης

Παροχές αιχμής

Καθορισμός οριακών συνθηκών

Μετεωρολογικό Αρχείο

Χρονοσειρές επεισοδίων βροχόπτωσης

Οριοθέτηση λεκάνης μελέτης

Εκτέλεση υδρολογικής προσομοίωσης

Υετόγραμμα σχεδιασμού

Υδραυλική προσομοίωση

Μέθοδος εναλλασσόμενων τμηματικών υψών

Χαρτογράφηση

Όμβριες Καμπύλες

  • Δόμηση Μεθοδολογίας

Ψηφιακό Μοντέλο Εδάφους

slide37

Οριοθέτηση λεκάνης μελέτης

Κάνναβος διευθύνσεων ροής

Κάνναβος συγκεντρωτικής ροής

Διανυσματικό υδρογραφικό δίκτυο

HECGeoHMS

Κατώφλι ορισμού ρέματος

Ψηφιακό Μοντέλο Εδάφους

Χάραξη υπολεκανών απορροής

Ορισμός υπολεκανών μελέτης

Εξαγωγή τοπογραφικών χαρακτηριστικών

Κάνναβος ανάλυσης 33m*33m

slide38

Οριοθέτηση λεκάνης μελέτης

Κάνναβος διευθύνσεων ροής

Κάνναβος συγκεντρωτικής ροής

Διανυσματικό υδρογραφικό δίκτυο

HECGeoHMS

Κατώφλι ορισμού ρέματος

Ψηφιακό Μοντέλο Εδάφους

Χάραξη υπολεκανών απορροής

Ορισμός υπολεκανών μελέτης

Εξαγωγή τοπογραφικών χαρακτηριστικών

1= ανατολικά, 2= νοτιοανατολικά

4= νότια, 8= νοτιοδυτικά

16= δυτικά, 32= βορειοδυτικά

64= βόρεια, 128= βορειοανατολικά

slide39

Οριοθέτηση λεκάνης μελέτης

Κάνναβος διευθύνσεων ροής

Κάνναβος συγκεντρωτικής ροής

Διανυσματικό υδρογραφικό δίκτυο

HECGeoHMS

Κατώφλι ορισμού ρέματος

Ψηφιακό Μοντέλο Εδάφους

Χάραξη υπολεκανών απορροής

Ορισμός υπολεκανών μελέτης

Εξαγωγή τοπογραφικών χαρακτηριστικών

slide40

Οριοθέτηση λεκάνης μελέτης

Κάνναβος διευθύνσεων ροής

Κάνναβος συγκεντρωτικής ροής

Διανυσματικό υδρογραφικό δίκτυο

HECGeoHMS

Κατώφλι ορισμού ρέματος

Ψηφιακό Μοντέλο Εδάφους

Χάραξη υπολεκανών απορροής

Ορισμός υπολεκανών μελέτης

Εξαγωγή τοπογραφικών χαρακτηριστικών

slide41

Οριοθέτηση λεκάνης μελέτης

Κάνναβος διευθύνσεων ροής

Κάνναβος συγκεντρωτικής ροής

Διανυσματικό υδρογραφικό δίκτυο

HECGeoHMS

Κατώφλι ορισμού ρέματος

Ψηφιακό Μοντέλο Εδάφους

Χάραξη υπολεκανών απορροής

Ορισμός υπολεκανών μελέτης

Εξαγωγή τοπογραφικών χαρακτηριστικών

slide42

Οριοθέτηση λεκάνης μελέτης

Κάνναβος διευθύνσεων ροής

Κάνναβος συγκεντρωτικής ροής

Διανυσματικό υδρογραφικό δίκτυο

HECGeoHMS

Κατώφλι ορισμού ρέματος

Ψηφιακό Μοντέλο Εδάφους

Χάραξη υπολεκανών απορροής

Ορισμός υπολεκανών μελέτης

Εξαγωγή τοπογραφικών χαρακτηριστικών

slide43

Υδρολογική προσομοίωση λεκάνης

Υδρολιθολογικός χάρτης εδαφών

Απλοποιημένο μοντέλο κόμβων - διαύλων

+

Χάρτης χρήσεων γης

Απώλειες βροχής κατά SCS

Συνθετικό ΜΥ Snyder

  • Υπολογισμός καταιγίδας σχεδιασμού
  • Υπολογισμός απωλειών βροχόπτωσης και άμεσης απορροής
  • Υδρολογική προσομοίωση για 6 περιόδους επαναφοράς (2,5,10,50,100,1000 έτη)

Υετόγραμμα σχεδιασμού

Μέθοδος εναλλασσόμενων τμηματικών υψών

Όμβριες Καμπύλες

slide44

Υδρολογική προσομοίωση λεκάνης

Καταιγίδα σχεδιασμού

Υδρολιθολογικός χάρτης εδαφών

+

Χάρτης χρήσεων γης

Απώλειες βροχής κατά SCS

Συνθετικό ΜΥ Snyder

Υετόγραμμα σχεδιασμού

Μέθοδος εναλλασσόμενων τμηματικών υψών

Όμβριες Καμπύλες

slide45

Υδρολογική προσομοίωση λεκάνης

Απώλειες βροχόπτωσης (κατά SCS)

Υδρολιθολογικός χάρτης εδαφών

+

Χάρτης χρήσεων γης

Απώλειες βροχής κατά SCS

Συνθετικό ΜΥ Snyder

  • Απαραίτητα δεδομένα εισόδου για τον υπολογισμό του αριθμού καμπύλης CN:
    • Υδρολιθικός τύπος εδαφών
    • Χάρτης χρήσεων γης

Υετόγραμμα σχεδιασμού

Μέθοδος εναλλασσόμενων τμηματικών υψών

Όμβριες Καμπύλες

slide46

Υδρολογική προσομοίωση λεκάνης

Άμεση απορροή (κατά Snyder)

Υδρολιθολογικός χάρτης εδαφών

+

Χάρτης χρήσεων γης

Απώλειες βροχής κατά SCS

Συνθετικό ΜΥ Snyder

- χρόνος υστέρησης αιχμής

- Παροχή αιχμής

- Χρόνος βάσης

Υετόγραμμα σχεδιασμού

Μέθοδος εναλλασσόμενων τμηματικών υψών

  • Απαραίτητα δεδομένα εισόδου:
    • Μέγιστη υδάτινη διαδρομή
    • Μέγιστη κεντροβαρική υδάτινη διαδρομή
    • Κλίσεις εδάφους

Όμβριες Καμπύλες

slide47

Υδρολογική προσομοίωση λεκάνης

Βροχογράφημα & πλημμυρογράφημα σχεδιασμού

Υδρολιθολογικός χάρτης εδαφών

+

Χάρτης χρήσεων γης

Απώλειες βροχής κατά SCS

Συνθετικό ΜΥ Snyder

Υετόγραμμα σχεδιασμού

Μέθοδος εναλλασσόμενων τμηματικών υψών

Όμβριες Καμπύλες

slide48

Υδραυλική προσομοίωση Αλφειού

Ψηφιακό Μοντέλο Εδάφους

HECGeoRAS

Χάραξη κοίτης ποταμού

Όχθες ποταμού

Κύριες διευθύνσεις ροής

Διατομές ποταμού

Υδραυλική Προσομοίωση

Συντελεστές Manning στις διατομές (εδαφοκάλυψη)

  • Αποτύπωση γεωμετρίας ποταμού
  • Επεξεργασία υδρολογικών δεδομένων
  • Υδραυλική προσομοίωση για 6 περιόδους επαναφοράς (2,5,10,50,100,1000 έτη)

Πλημμυρογραφήματα Σχεδιασμού

slide49

Υδραυλική προσομοίωση Αλφειού

Αποτύπωση γεωμετρίας ποταμού

Ψηφιακό Μοντέλο Εδάφους

HECGeoRAS

Χάραξη κοίτης ποταμού

Όχθες ποταμού

Κύριες διευθύνσεις ροής

Διατομές ποταμού

Υδραυλική Προσομοίωση

Συντελεστές Manning στις διατομές (εδαφοκάλυψη)

Χάραξη κοίτης

Πλημμυρογραφήματα Σχεδιασμού

Χάραξη διατομών

slide50

Υδραυλική προσομοίωση Αλφειού

Επεξεργασία υδρολογικών δεδομένων

Δεδομένα μόνιμης ροής (παροχές αιχμής)

Ψηφιακό Μοντέλο Εδάφους

HECGeoRAS

Χάραξη κοίτης ποταμού

Όχθες ποταμού

Κύριες διευθύνσεις ροής

Διατομές ποταμού

Υδραυλική Προσομοίωση

Συντελεστές Manning στις διατομές (εδαφοκάλυψη)

Εισαγωγή οριακής συνθήκης στα ανάντη

Πλημμυρογραφήματα Σχεδιασμού

slide51

Υδραυλική προσομοίωση Αλφειού

Εκτέλεση υδραυλικών υπολογισμών

Ψηφιακό Μοντέλο Εδάφους

HECGeoRAS

Χάραξη κοίτης ποταμού

Όχθες ποταμού

Κύριες διευθύνσεις ροής

Διατομές ποταμού

Υδραυλική Προσομοίωση

Συντελεστές Manning στις διατομές (εδαφοκάλυψη)

  • Υπολογισμός παροχής σε κάθε τμήμα της διατομής
  • Υπολογισμός μέσης κινητικής ενέργειας κάθε διατομής
  • Υπολογισμός πιεζομετρικού βάθους σε κάθε διατομή

Πλημμυρογραφήματα Σχεδιασμού

slide52

Υδραυλική προσομοίωση Αλφειού

Εκτέλεση υδραυλικών υπολογισμών

Προσομοίωση πλημμύρας σε διατομή ποταμού για 6

πλημμυρικά επεισόδια

Ψηφιακό Μοντέλο Εδάφους

HECGeoRAS

Χάραξη κοίτης ποταμού

Όχθες ποταμού

Κύριες διευθύνσεις ροής

Διατομές ποταμού

Υδραυλική Προσομοίωση

Συντελεστές Manning στις διατομές (εδαφοκάλυψη)

Πλημμυρογραφήματα Σχεδιασμού

T=2

slide53

Υδραυλική προσομοίωση Αλφειού

Εκτέλεση υδραυλικών υπολογισμών

Προσομοίωση πλημμύρας σε διατομή ποταμού για 6

πλημμυρικά επεισόδια

Ψηφιακό Μοντέλο Εδάφους

HECGeoRAS

Χάραξη κοίτης ποταμού

Όχθες ποταμού

Κύριες διευθύνσεις ροής

Διατομές ποταμού

Υδραυλική Προσομοίωση

Συντελεστές Manning στις διατομές (εδαφοκάλυψη)

Πλημμυρογραφήματα Σχεδιασμού

T=10

T=2

slide54

Υδραυλική προσομοίωση Αλφειού

Εκτέλεση υδραυλικών υπολογισμών

Προσομοίωση πλημμύρας σε διατομή ποταμού για 6

πλημμυρικά επεισόδια

Ψηφιακό Μοντέλο Εδάφους

HECGeoRAS

Χάραξη κοίτης ποταμού

Όχθες ποταμού

Κύριες διευθύνσεις ροής

Διατομές ποταμού

Υδραυλική Προσομοίωση

Συντελεστές Manning στις διατομές (εδαφοκάλυψη)

Πλημμυρογραφήματα Σχεδιασμού

T=100

T=50

T=20

T=10

T=2

slide55

Υδραυλική προσομοίωση Αλφειού

Εκτέλεση υδραυλικών υπολογισμών

Προσομοίωση πλημμύρας σε διατομή ποταμού για 6

πλημμυρικά επεισόδια

Ψηφιακό Μοντέλο Εδάφους

HECGeoRAS

Χάραξη κοίτης ποταμού

Όχθες ποταμού

Κύριες διευθύνσεις ροής

Διατομές ποταμού

Υδραυλική Προσομοίωση

Συντελεστές Manning στις διατομές (εδαφοκάλυψη)

Πλημμυρογραφήματα Σχεδιασμού

T=1000

T=100

T=50

T=20

T=10

T=2

slide56

Χαρτογράφηση πλημμύρας

Ψηφιακό Μοντέλο Εδάφους

Αποτελέσματα υδραυλικής προσομοίωσης

Χάρτης πλημμυρικών κατακλύσεων

HECGeoRAS

Πιεζομετρικός χάρτης

+

Χάρτης χρήσεων γης

Υψομετρική χάραξη της ελεύθερης επιφάνειας του ποταμού

Χάρτης κινδύνων πλημμύρας

slide57

Χαρτογράφηση πλημμύρας

Ψηφιακό Μοντέλο Εδάφους

Αποτελέσματα υδραυλικής προσομοίωσης

Χάρτης πλημμυρικών κατακλύσεων

HECGeoRAS

Πιεζομετρικός χάρτης

+

Χάρτης χρήσεων γης

Χάρτης κινδύνων πλημμύρας

Πιεζομετρικός χάρτης (Τ=100 έτη)

slide58

Χαρτογράφηση πλημμύρας

Ψηφιακό Μοντέλο Εδάφους

Αποτελέσματα υδραυλικής προσομοίωσης

Χάρτης πλημμυρικών κατακλύσεων

HECGeoRAS

Πιεζομετρικός χάρτης

+

Χάρτης χρήσεων γης

Πλημμυρική κατάκλυση (Τ=100 έτη)

Χάρτης κινδύνων πλημμύρας

slide65

Συμπεράσματα χαρτογράφησης πλημμύρας

  • Εύρος πλημμυρικής κατάκλυσης περίπου 1-2 km2
  • Εγκάρσιο (ως προς την κοίτη) μήκος κατάκλυσης περίπου 80-160 m
  • Μικρή αύξηση εμβαδού κατακλύσεων με την αύξηση του πλημμυρικού όγκου -> απόλυτα λογικό λόγω των σχετικά έντονων κλίσεων ένθεν και ένθεν του ποταμού
slide66

Μελλοντική Έρευνα

Επαλληλία χαρτών πλημμυρικών κατακλύσεων με χάρτη χρήσεων γης

Εκπόνηση χαρτών κινδύνου πλημμύρας (flood risk maps) για την εκτίμηση των χρήσεων γης, που πλήττονται, και τον υπολογισμό κόστους ζημιών ανάλογα με το εκάστοτε πλημμυρικό επεισόδιο.

slide67
Αναφορές
  • [1] USACE, 2003. Geospatial Hydrologic Modeling Extension, HEC-GeoHMS, User’s Manual. Version 1.1. US Army Corps of Engineer, Hydrologic Engineering Center, 267p.
  • [2] USACE, 2006. Hydrologic Modeling System, HEC-HMS, User’s Manual. Version 3.1.0. US Army Corps of Engineer, Hydrologic Engineering Center, 268p.
  • [3] USACE, 2000. Hydrologic Modeling System, HEC-HMS, Technical Reference Manual. US Army Corps of Engineer, Hydrologic Engineering Center, 149p.
  • [4] Soil Conservation Service, 1972. National Engineering Handbook. United States Department of Agriculture, United States Government, Washington, USA.
  • [5] USACE, 2002. Hydrologic Modeling System, HEC-HMS, Applications Guide. US Army Corps of Engineer, Hydrologic Engineering Center, 106p.
  • [6] Γκιόκας Α., 2009. Κατάρτιση Μεθοδολογικού Πλαισίου για την Εκπόνηση Χαρτών Πλημμύρας, Εφαρμογή στο Ν. Αρκαδίας Μεταπτυχιακή Εργασία ΕΜΠ, 2009.