emy_cia_09

1

Υδροµετεωρολογία

ΠληµµύρεςΕκτίµηση πληµµυρικών παροχών

Νίκος Μαµάσης, Αθήνα 2009

Πληµµύρα ονοµάζεται η κατάσταση κατά την οποία περιοχές, που συνήθως είναιστεγνές, καλύπτονται από ποσότητες νερού για συγκεκριµένο χρονικό διάστηµα. Οι πληµµυρικοί όγκοι νερού προέρχονται από την τοπική βροχόπτωση, τηνυπερχείλιση ποταµού, την εισροή της θάλασσας σε παράκτιες περιοχές ή από τηθραύση φράγµατος. Οι πληµµύρες είναι φυσικά φαινόµενα (αφού συνήθως προέρχονται απόµετεωρολογικές καταστάσεις), όµως συµβαίνουν όταν η χωρητικότητα τουσυστήµατος αποστράγγισης (φυσικού ή ανθρωπογενούς), δεν µπορεί ναδιοχετεύσει τον όγκο νερού που παράγεται από τη βροχόπτωση. Τα φυσικάφαινόµενα που προκαλούν πληµµύρες δεν µπορούν να ελεγχθούν, αλλά οιγεωλογικές, γεωµορφολογικές και εδαφολογικές συνθήκες της λεκάνης απορροήςείναι δυνατόν να τροποποιηθούν µε την ανθρώπινη επέµβαση. Ο πληµµυρικός κίνδυνος είναι συνάρτηση της πιθανότητας εµφάνισης του φυσικούφαινόµενου και της επίδρασης που θα έχει στην ανθρώπινη κοινωνία. Σε µια δεδοµένη βροχόπτωση οι ζηµιές που θα προκληθούν λόγω πληµµύρας, εξαρτώνται από τρεις κύριους παράγοντες: (α) την παρουσία αντιπληµµυρικώνέργων, (β) την αλλοίωση του φυσικού περιβάλλοντος που έχει αποτέλεσµα τηναύξηση του πληµµυρικού όγκου και τη µείωση του χρόνου συρροής των νερών και(γ) την ένταση της ανθρώπινης δραστηριότητας σε περιοχές που αποτελούν πεδίαπληµµυρών µε κάποια πιθανότητα.

ΕΙΣΑΓΩΓΗ

2

Τα µεγέθη των πληµµυρών συνδέονται µε τα χαρακτηριστικά:

της βροχόπτωσης (συνολικό ύψος, ένταση, διάρκεια)της λεκάνης απορροής (έκταση, συντελεστής απορροής, χρόνος συρροής)των υδατορευµάτων (διατοµή, κλίση, τραχύτητα, κατάντη στάθµες)

η παροχή αιχµής και η αντίστοιχη στάθµη στο υδατόρευµαο πληµµυρικός όγκοςη χρονική διάρκεια

Τα τρία κύρια µεγέθη της πληµµύρας είναι:

Παροχή, Q m3/s

Χρόνος, t hr

Πληµµυρικόςόγκος

Παροχήαιχµής

∆ιάρκεια

ΕΙΣΑΓΩΓΗ

Η αντιµετώπιση των πληµµυρών γίνεται µε µια σειρά µέτρων πουδιακρίνονται ανάλογα µε:

• την κατασκευή ή όχι τεχνικών έργων (κατασκευαστικά-µη κατασκευαστικάµέτρα)

• το αν προστατεύουν συγκεκριµένες κατασκευές ή µεγαλύτερες περιοχές• το αν έχουν σκοπό: (α) να διαφοροποιήσουν την πληµµύρα, (β) να µειώσουντην ευπάθεια σε πληµµύρα και (γ) να µειώσουν την επίδραση τηςπληµµύρας.

Τα προστατευτικά µέτρα σχεδιάζονται για να παρέχουν προστασία σε έναεπίπεδο πληµµύρας. Το επίπεδο προστασίας που επιλέγεται εξαρτάται από τοκόστος, την επιθυµία της κοινωνίας, τη εν δυνάµει ζηµία, την επίδραση στοπεριβάλλον και άλλους παράγοντες. Η προστασία από τις πληµµύρες δεν είναιποτέ απόλυτη. Τα ερωτήµατα που τίθενται είναι:

ΜΕΤΡΑ ΑΝΤΙΜΕΤΩΠΙΣΗΣ ΠΛΗΜΜΥΡΩΝ

• πόσο ασφαλείς θέλουµε να είµαστε• µε τι κόστος και• τι αποδοχή έχει η κοινωνία για την πιθανότητα πουαποµένει (εµφάνιση εξαιρετικά ακραίων γεγονότων).

3

Κατασκευαστικάαντιπληµµυρικοί ταµιευτήρες στα ανάντη της λεκάνηςαναχώµατα και προστατευτικοί τοίχοιλεκάνες κατάκλυσης δίπλα στο ποτάµι και στις χαµηλές περιοχέςδίκτυα οµβρίωνεκτροπές ποταµώνπαράκτια προστασίααύξηση της παροχετευτικότητας των ποταµών µε καθαρισµό, εκβάθυνση καιδιάνοιξη των διατοµώνεισαγωγή πρόσθετων διαδροµών παράλληλα µε το ποτάµιυπερχειλιστές σε ταµιευτήρες

Τα κατασκευαστικά µέτρα έχουν ως κύριους στόχους την αποθήκευση του νερού καιτην αύξηση της ικανότητας µεταφοράς του. ∆εδοµένου ότι οι κατασκευές είναιτρωτές στις πληµµύρες (αφού έχουν σχεδιαστεί για κάποια πιθανότητα) θα πρέπει νασυνοδεύονται και από άλλα µη κατασκευαστικά µέτρα.


Παροχή, Q m3/s

Χρόνος, t hr

Όγκος υπερχείλισηςV=Q*t m3

Λεκάνη κατάκλυσης, Α m2

Ύψος νερού H=V/Α m

Α

h

Όγκος κατάκλυσης V m3

ΚΑΤΑΣΚΕΥΑΣΤΙΚΑ ΜΕΤΡΑΛεκάνες κατάκλυσης

Λεκάνηκατάκλυσης

Περιοχέςγια προστασία

Τεχνητό σπάσιµο αναχωµάτων

Κατάντηυδρογράφηµα

Ανάντηυδρογράφηµα

4

Μη κατασκευαστικά µέτραδιατήρηση και επέκταση των δασών στις ορεινές περιοχές της λεκάνηςδιατήρηση των υγροτόπων και των πληµµυρικών πεδίων από ανθρώπινεςεπεµβάσεις και χρήσεις ώστε οι φυσικές ζώνες πληµµυρών να καθυστερούν τη ροήπροσαρµογή των χρήσεων των πληµµυρικών πεδίων στη πιθανότητα καταστροφήςκαι χωροθέτηση των σηµαντικών εγκαταστάσεων σε ακίνδυνες περιοχέςδιατήρηση των µαιάνδρων των ποταµών και των φυσικών συνδέσεων τους µε τιςπληµµυρικές περιοχέςέλεγχος και συντήρηση των αποχετευτικών συστηµάτων στις αστικές περιοχέςχρήση ιστορικών πληροφοριών, ανάπτυξη συστηµάτων πρόγνωσης καταιγίδων καιµοντέλων βροχής-απορροήςσυστήµατα ειδοποίησης του κοινούµηχανισµός διαρκούς ενηµέρωσης του κοινού και αναίρεση της εσφαλµένηςαντίληψης για απόλυτη προστασίαοργάνωση φορέων για πρόληψη και αντιµετώπιση φυσικών καταστροφών


Ατοµικά µέτρα για την µείωση του κινδύνου των κατοικιώνανύψωση κατασκευήςστεγανοποίηση κατασκευώνκατασκευή τοίχου ή αναχώµατος γύρω από την κατοικίαδιευκόλυνση µελλοντικών εκκενώσεωνασφάλεια για πληµµύρα

Ίχνη πληµµύρας

Ίχνη πληµµύρας στοPorz Restaurant της

Κολωνίας

Πηγή: Early Warning Systems in the Framework of the Cologne Flood Protection Scheme, Stadtentwasserungs-betriebe Koln, AoR

ΕΠΙΠΤΩΣΕΙΣ

5

Παρά τις εντυπώσεις, οι πληµµύρες των τελευταίων 40 ετών έχουν προκαλέσει πολύπερισσότερα θύµατα σε ανθρώπινες ζωές από ότι οι σεισµοί στο ίδιο διάστηµα. Οισυγκρίσεις σε ότι αφορά την καταστροφή περιουσιών και υποδοµών δεν είναι δυνατές λόγωαπουσίας στατιστικών στοιχείων

ΕΠΙΠΤΩΣΕΙΣΕλλάδα

10/1887 Αθήνα 111/1896 Αθήνα 2111/1896 Πειραιάς 4011/1924 Καλαµάτα 1511/1925 Αθήνα 810/1930 Αθήνα 210/1933 Αθήνα 110/1933 Πειραιάς 211/1934 Πειραιάς 611/1936 Πειραιάς 210/1938 Αθήνα 111/1961 Αθήνα 4011/1977 Αθήνα 2111/1977 Πειραιάς 17

11/1979 Θεσσαλονίκη 411/1979 Πελοπόννησος 110/1980 Αθήνα 111/1985 Λάρισα 210/1989 Αθήνα 7

8/1990 Εύβοια 510/1990 Πελοπόννησος 1

1/1991 Αθήνα 111/1992 Καβάλα 410/1994 Ρόδος 410/1994 Αθήνα 912/2001 Πάτρα 2

2/2003 Πρέβεζα 2

Απώλειες σε ανθρώπινες ζωές τα τελευταία 120 χρόνιαΗµεροµηνία Περιοχή Νεκροί Ηµεροµηνία Περιοχή Νεκροί

Σύνολο: 220 Σύνολο Αθήνας-Πειραιά: 180

Αστεροσκοπείο: 77 mm σε 6 ώρεςΠειραιάς: 61 mm σε 6 ώρες.

7/11/2002

Λιόσια: 87 mm σε 3 ώρες, Νέα Φιλαδέλφεια: 62 mm σε 3 ώρες.

3/9/2002Αστεροσκοπείο: 53 mm σε 2 ώρες7-8/8/2002Αστεροσκοπείο: 91 mm σε 3 ώρες8/7/2002

Εκτεταµένες πληµµύρες στην ΑττικήΕλευσίνα: 128 mm σε 12 ώρες

25-26/3/1998

Εκτεταµένες πληµµύρες µε αποτέλεσµα 9 νεκρούςΝέα Φιλαδέλφεια: 111 mm σε 24 ώρες

21/10/1994

Εκτεταµένες πληµµύρες µε αποτέλεσµα 29 νεκρούςΝέα Φιλαδέλφεια 61 mm σε 12 ώρες

2/11/1977

Εκτεταµένες πληµµύρες µε αποτέλεσµα 47 νεκρούς κυρίωςστο ΜπουρνάζιΝέα Φιλαδέλφεια: 114 mm σε 8 ώρες

5/11/1961ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑΗΜΕΡΟΜΗΝΙΑ

ΕΠΙΠΤΩΣΕΙΣΕλλάδα

6

ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ

Οι πληµµύρες είναι φυσικά φαινόµενα που συµβαίνουν από την πραγµατοποίησηακραίων µετεωρολογικών φαινοµένων, εντείνονται από την αλλοίωση τωνγεωµορφολογικών χαρακτηριστικών των λεκανών απορροής, ενώ η επίδρασήτους αυξάνεται όσο εντείνεται η ανθρώπινη δραστηριότητα σε πληµµυρικά πεδία.Στη χώρα µας οι πληµµύρες των τελευταίων 40 ετών έχουν προκαλέσει πολύπερισσότερα θύµατα σε ανθρώπινες ζωές από ότι οι σεισµοί στο ίδιο χρονικόδιάστηµα, ενώ το ίδιο συµβάνει σε πολλές περιοχές της γης. Τα προστατευτικά µέτρα σχεδιάζονται για να παρέχουν προστασία από πληµµύρακάποιας πιθανότητας. Το επίπεδο προστασίας που επιλέγεται, εξαρτάται από τηνεπιθυµία της κοινωνίας για ασφάλεια σε συνδυασµό µε το κόστος τωναντιπληµµυρικών έργων και των πιθανών ζηµιών.Τα κατασκευαστικά µέτρα έχουν ως κύριους στόχους την αποθήκευση του νερούκαι την αύξηση της ικανότητας µεταφοράς του. ∆εδοµένου, όµως ότι οικατασκευές είναι τρωτές στις πληµµύρες, αφού έχουν σχεδιαστεί για κάποιαπιθανότητα, θα πρέπει να συνοδεύονται και από άλλα µη κατασκευαστικά µέτρα.Η πληµµύρα είναι και ατοµικό πρόβληµα, αφού µπορεί να συµβεί και σε έναµόνο σπίτι. Οι πολίτες που ζουν σε πληµµυρικά πεδία πρέπει να παίρνουν καιατοµικά µέτρα για την προστασία των περιουσιών τους.

General description of meteorological situation

Το πληµµυρικό επεισόδιο της 21-22/10/1994

11 1

12 84

113

14924

73 110

845822

59

79

45

3214

33 28

24

23

27

60

680

4

Συνολικό ύψος βροχής (mm) από 21/10/1994 06 UTC to 22/10/1994 06 UTC που καταγράφηκε σε βροχοµετρικούς σταθµούς

Πηγή: K. Lagouvardos, V. Kotroni, S. Dobricic, S. Nickovic, and G. Kallos. The storm of October 21-22, 1994, over Greece: Observations and model results, Journal of Geophysical Research, Vol 101, No D21, p. 26217-26226, 1996

7

Spata

Nea Filadelfia

21/10/1994 | 22/10/1994

0

10

20

30

40

50

8 10 12 14 16 18 20 22 24 2 4 6 8 10 12

Time (hr)

Hou

rly

rain

fall

dept

h (m

m)

21/10/1994 | 22/10/1994

0

10

20

30

40

50

8 10 12 14 16 18 20 22 24 2 4 6 8 10 12

Time (hr)

Hou

rly

rain

fall

dept

h (m

m)

21/10/1994 | 22/10/1994

0

10

20

30

40

50

8 10 12 14 16 18 20 22 24 2 4 6 8 10 12

Time (hr)

Hou

rly

rain

fall

dept

h (m

m)

21/10/1994 | 22/10/1994

0

10

20

30

40

50

8 10 12 14 16 18 20 22 24 2 4 6 8 10 12

Time (hr)

Hou

rly

rain

fall

dept

h (m

m)

21/10/1994 | 22/10/1994

0

10

20

30

40

50

8 10 12 14 16 18 20 22 24 2 4 6 8 10 12

Time (hr)

Hou

rly

rain

fall

dept

h (m

m)

21/10/1994 | 22/10/1994

0

10

20

30

40

50

8 10 12 14 16 18 20 22 24 2 4 6 8 10 12

Time (hr)

Hou

rly

rain

fall

dept

h (m

m)

Elliniko

Spata

Χρονική εξέλιξη ωριαίας βροχόπτωσης σε σταθµούς της Αττικής

Zografou

Marathonas

Markopoulo


Αποτελέσµατα

3 νεκροί κοντάστον ΚηφισόΠαρασύρθηκετο αµάξι τους

2 νεκροί σεπληµµυρισµένουπόγειο στη Νέα

Ιωνία

1 νεκρός στουΠαπάγου

Παρασύρθηκε απότο νερό

2 νεκροί στη ΛειβαδιάΠαρασύρθηκε το αµάξι τους

1 νεκρός στηθάλασσα

•∆εκάδες σπίτια και καταστήµατα πληµµύρισαν•∆εκάδες δρόµοι έκλεισαν•Αυτοκίνητα παρασύρθηκαν•∆ύο κτήρια έγειραν και εκκενώθηκαν

Ο Ισθµός τηςΚορίνθουέκλεισε απόβράχους και

λάσπη

Ο Κηφισός υπερχείλισε µεαποτέλεσµα εκτεταµένες

πληµµύρες σε Ταύρο, Μοσχάτοκαι Φάληρο


1 νεκρός στηθάλασσα

1 νεκρός σεπληµµυρισµένο

σπίτι στο Λουτράκι

8

Η ορθολογική µέθοδος εφαρµόζεται συχνά στις υδρολογικές µελέτες για τηνεκτίµηση της πληµµυρικής αιχµής. Χρησιµοποιείται σε µικρές σχετικά υδρολογικέςλεκάνες και βασίζεται στην αρχή ότι σε βροχές που παρουσιάζουν οµοιόµορφηένταση και κατανοµή στη λεκάνη, η µέγιστη απορροή εµφανίζεται όταν στην έξοδότης λεκάνης καταφθάσει το νερό από όλα τα σηµεία της.

Η ορθολογική µέθοδος εκφράζεται από την σχέση:

Q = 0.278 * C * i * A όπου:

Q (m3/sec): η αιχµή της απορροήςC : ο συντελεστής απορροήςi (mm/hr): η ένταση της βροχόπτωσης για το χρόνο συγκέντρωσηςA (km2) : η επιφάνεια της υδρολογικής λεκάνης

Για να φτάσει η πληµµυρική παροχή την µέγιστη αιχµή, πρέπει ο χρόνοςβροχόπτωσης πρέπει να είναι ίσος µε τον χρόνο συγκέντρωσης της λεκάνης ώστε όλατα σηµεία της λεκάνης να συνεισφέρουν στην απορροής ταυτόχρονα.

ΟΡΘΟΛΟΓΙΚΗΜΕΘΟ∆ΟΣ

Έκταση : Α km2

Συντελεστής απορροής: c

Συνήθης στάθµη

Στάθµη πληµµύρας για Τ=100 έτη

Χρόνος συγκέντρωσης: t (hr)

Στάθµη πληµµύρας για Τ=10 έτη

ΕΚΤΙΜΗΣΗ ΠΛΗΜΜΥΡΙΚΗΣ ΑΙΧΜΗΣ

Λεκάνη απορροής

1. Επιλογή περιόδου επαναφοράς

3. Εκτίµηση χαρακτηριστικών λεκάνης

2. Κατασκευή οµβρίων καµπυλών

1**

−=

=b

b

taitah

1

10

1 10 100

T=2

T=5

T=10T=20T=50T=100T=200

i=a*tb-1

∆ιάρκεια βροχής, t hr

Έντασηβροχής

, im

m/h

r

4. Εκτίµηση έντασης βροχήςγια το χρόνο συρροής:

ic (mm/hr)=α*tb-1

5. Εκτίµηση παροχής αιχµής

Q (m3/s)=0.278*c* ic*A

9

Φυσικό πλαίσιο

Έκταση λεκάνης απορροής: Α km2Συντελεστής απορροής: c

v: µέση ταχύτητα νερούκ: συντελεστής τραχύτηταςΕ: εµβαδόν βρεχόµενης διατοµήςΠ: µήκος βρεχόµενης περιµέτρουJ: κλίση κατά µήκος του ποταµούΌγκος απορροής V (hm3): h*A/1000

Παροχή αιχµής Q (m3/s)=0.278*c* ic*A

Στάθµη ποταµού H (m)=f(Q)

Q (m3/s)=Ε*v=Ε*k*(Ε/Π)2/3*J1/2

Ε

Συνολικό ύψος βροχής: h (mm)Ένταση βροχής για χρόνο συρροής: ic (mm/hr)

Παράγοντες που επιδρούν στα χαρακτηριστικά των πληµµυρών

Περίοδοι επαναφοράς (έτη) για αντιπληµµυρικά έργα

ΑΓΩΓΟΙ ΑΥΤΟΚΙΝΗΤΟ∆ΡΟΜΩΝΜικρής κυκλοφορίας (5-10)Μεσαίας κυκλοφορίας (10-25)Μεγάλης κυκλοφορίας (50-100)

ΓΕΦΥΡΕΣ ΑΥΤΟΚΙΝΗΤΟ∆ΡΟΜΩΝ∆ευτερεύον (10-50)Πρωτεύον δίκτυο (50-100)

ΑΠΟΣΤΡΑΓΓΙΣΗ ΑΓΡΟΤΙΚΩΝ ΕΚΤΑΣΕΩΝ (5-50)

ΑΠΟΣΤΡΑΓΓΙΣΗ ΠΟΛΕΩΝΜικρές πόλεις (2-25)Μεγάλες πόλεις (25-50)

ΑΕΡΟ∆ΡΟΜΙΑΜικρής (5-10)Μεσαίας (10-25)Μεγάλης κυκλοφορίας (50-100)

ΑΝΑΧΩΜΑΤΑΣε αγροτικές εκτάσεις (2-50)Σε πόλεις (50-200)

10

Περίοδοι επαναφοράς (έτη) για φράγµατα

ΦΡΑΓΜΑΤΑ ΧΑΜΗΛΗΣΕΠΙΚΙΝ∆ΥΝΟΤΗΤΑΣ(χωρίς πιθανότητα απώλειαςζωής)

ΦΡΑΓΜΑΤΑ ΜΕΣΑΙΑΣΕΠΙΚΙΝ∆ΥΝΟΤΗΤΑΣ(πιθανή απώλεια ζωής)

ΦΡΑΓΜΑΤΑ ΥΨΗΛΗΣΕΠΙΚΙΝ∆ΥΝΟΤΗΤΑΣ(υψηλή πιθανότητα απώλειαςζωών)

Μικρά Μεσαία Μεγάλα

50-100 >100 50-100%*

>100 50-100%* 100%*

50- 100%* 100%* 100%*

* Στην περίπτωση αυτή η πληµµύρα σχεδιασµού εκτιµάται ως ποσοστό της τιµής ηοποία προκύπτει από µεθόδους που βασίζονται στον υπολογισµό της πιθανήςµέγιστης κατακρήµνισης ή της µέγιστης πιθανής πληµµύρας

Η πιθανότητα R να πραγµατοποιηθεί µέσα σε n έτη τιµή που αντιστοιχεί σεπερίοδο επαναφοράς Τ

Πιθανότητα µη υπέρβασης σε ένα έτος: F=1-F1=(1-1/Τ)

Πιθανότητα µη υπέρβασης σε n έτη: (1-1/Τ)n

Πιθανότητα υπέρβασης σε n έτη(∆ιακινδύνευση): R=1-(1-1/Τ)n

ΠαραδείγµαταΤ=10 έτη n=10 έτη R=1-(1-1/10)10=0.65=65%Τ=1000 έτη n=100 έτη R=1-(1-1/1000)100=0.095=9.5%Τ=5000 έτη n=100 έτη R=1-(1-1/5000)100=0.02=2%

∆ιακινδύνευση

11

Giandottitc=(4*A1/2+1.5*L)/(0.8*∆Η0.5)

Εµπειρικές σχέσεις χρόνου συγκέντρωσης

Kirpichtc=0.1947*L0.77*S-0.385

Soil Conservation Service (SCS)

tc (hr) χρόνος συγκέντρωσηςA (km2) έκταση της λεκάνηςL (km) το µήκος του κυρίου υδατορεύµατος∆H (m) η διαφορά του µέσου υψοµέτρου λεκάνης από το υψόµετρο στην έξοδο

tc=L1.15/(7700*Η0.38)

tc (min) χρόνος συγκέντρωσηςL (m) το µέγιστο µήκος διαδροµής του νερού στη λεκάνηS η κλίση ανάµεσα στο υψηλότερο σηµείο της λεκάνης και την έξοδο

tc (hr) χρόνος συγκέντρωσηςL (ft) το µήκος του κυρίου υδατορεύµατοςH (ft) η υψοµετρική διαφορά µεταξύ του πλέον αποµεµακρυσµένου σηµείου

της λεκάνης και της εξόδου

Επίδρασή του χρόνου συρροής στα χαρακτηριστικά πληµµύρας

0

100

200

300

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16

Χρόνος (hr)

Παροχή

(m3 /s)

100ΕΚΤΑΣΗ ΛΕΚΑΝΗΣ (km2)

4∆ΙΑΡΚΕΙΑ ΒΡΟΧΗΣ (hr)

10ΕΝΤΑΣΗ ΒΡΟΧΗΣ (mm/hr)

0,5ΣΥΝΤΕΛΕΣΤΗΣ ΑΠΟΡΡΟΗΣ

Χρόνοι συρροής: 3, 4, 5 hrΠληµµυρικοί όγκοι: 2.0 hm3

10 mm/hr

12

0

100

200

300

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16

Χρόνος (hr)

Παροχή

(m3 /s)

Επίδρασή της διάρκειας βροχής στα χαρακτηριστικά πληµµύρας

5ΧΡΟΝΟΣ ΣΥΡΡΟΗΣ (hr)




∆ιάρκεια βροχής: 3, 5, 7 hrΠληµµυρικοί όγκοι: 2.5, 3.5, 4.5 hm3

10 mm/hr

Επίδρασή του χρόνου συρροής και της διάρκειας βροχήςστα χαρακτηριστικά πληµµύρας

0

100

200

300

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16

Χρόνος (hr)

Παροχή

(m3 /s)


4∆ΙΑΡΚΕΙΑ ΒΡΟΧΗΣ (hr)



Χρόνοι συρροής: 3, 4, 5 hrΠληµµυρικοί όγκοι: 2.0 hm3

5ΧΡΟΝΟΣ ΣΥΡΡΟΗΣ (hr)




∆ιάρκεια βροχής: 3, 5, 7 hrΠληµµυρικοί όγκοι: 2.5, 3.5, 4.5 hm3

0

100

200

300

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16

Χρόνος (hr)

Παροχή

(m3 /s)

13

A

B

Γ

∆

ΕΠΙ∆ΡΑΣΗ ΕΝΤΑΣΗΣ ΒΡΟΧΗΣ ΣΤΙΣ ΠΛΗΜΜΥΡΕΣ

Νίκος Μαµάσης, 2009

Η βροχόπτωση κατανέµεται οµοιόµορφα στο χώροΟι λεκάνες είναι χωρισµένες σε ίσες ζώνες απορροήςκάθε µία από τις οποίες εκφορτίζεται σε 10 minΟ συντελεστής απορροής των λεκανών είναι 1Στη περιοχή ισχύουν όµβριες καµπύλες της µορφήςi = 26*T0,11/d0.64

ΥΠΟΜΝΗΜΑI Ένταση βροχής (mm/hr)Τ Περίοδος επαναφοράς (έτη)Ηtc Ύψος βροχής σε tc (mm)Ιtc Ένταση βροχής σε tc (mm/hr)Q Παροχή αιχµής (m3/s)Qt=n Παροχή αιχµής για Τ=n (m3/s)

480.17 (10 min) 1∆

960.33 (20 min)2Γ

28816B

1152424A

Όγκος απορροήςγια 48 mm (m3*103)

Χρόνοςσυρροής (hr)

Έκταση(km2)

Λεκάνη

Στη λεκάνη ανάντη του Α και στις υπολοκάνες (Β, Γ και ∆ εφαρµόζονται 5 διαφορετικάυετογράµµατα 10λεπτης βροχόπτωσης συνολικής διάρκειας 4 hr και συνολικού ύψους 48 mm.

Νίκος Μαµάσης, 2009 A

B

Γ

∆

Λεκάνη ΑΗtc: 2 mmΙtc: 12 mm/hrQ: 3.3 m3/s

0

20

40

60

80

1 7 13 19 25 31 37 43 49

QT=3: 80 m3/s

QT=5: 85 m3/s

Λεκάνη ∆Ηtc: 2 mmΙtc: 12 mm/hrQ: 3.3 m3/s

0

20

40

60

80

1 7 13 19 25

QT=5: 27 m3/s

Λεκάνη ΒΗtc: 12 mmΙtc: 12 mm/hrQ: 20 m3/s

0

20

40

60

80

1 7 13 19 25 31

QT=5: 52 m3/s

Λεκάνη ΓΗtc: 4 mmΙtc: 12 mm/hrQ: 6.7 m3/s

0

20

40

60

80

1 7 13 19 25

QT=5: 35 m3/s

0

1 2

2 4

3 6

4 8

Μέγιστηένταση

12 mm/hr

Τετράωρη βροχόπτωση

14

0

20

40

60

80

1 7 13 19 25

0

20

40

60

80

1 7 13 19 25

0

20

40

60

80

1 7 13 19 25 31

0

20

40

60

80

1 7 13 19 25 31 37 43 49Νίκος Μαµάσης, 2009 A

B

Γ

∆


QT=5: 52 m3/s

Λεκάνη ΑΗtc: 48 mmΙtc: 12 mm/hrQ: 80 m3/s

QT=3: 80 m3/s

QT=5: 85 m3/s

Λεκάνη ∆Ηtc: 48 mmΙtc: 288 mm/hrQ: 80 m3/s

QT=5: 27 m3/s

Λεκάνη ΓΗtc: 48 mmΙtc: 144 mm/hrQ: 80 m3/s

QT=5: 35 m3/s


288 mm/hr0

1 2

2 4

3 6

4 8

QT=131000: 80 m3/s

10λεπτη βροχόπτωση

0

20

40

60

80

1 7 13 19 25

0

20

40

60

80

1 7 13 19 25

0

20

40

60

80

1 7 13 19 25 31

0

20

40

60

80

1 7 13 19 25 31 37 43 49Νίκος Μαµάσης, 2009 A

B

Γ

∆


QT=5: 52 m3/s

Λεκάνη ΑΗtc: 48 mmΙtc: 12 mm/hrQ: 80 m3/s QT=5: 85 m3/s

Λεκάνη ∆Ηtc: 24 mmΙtc: 144 mm/hrQ: 40 m3/s

QT=5: 27 m3/s

Λεκάνη ΓΗtc: 48 mmΙtc: 144 mm/hrQ: 80 m3/s

QT=5: 35 m3/s


144 mm/hr

QT=12600: 80 m3/s

0

1 2

2 4

3 6

4 820λεπτη βροχόπτωση

15

0

20

40

60

80

1 7 13 19 25

0

20

40

60

80

1 7 13 19 25

0

20

40

60

80

1 7 13 19 25 31

0

20

40

60

80

1 7 13 19 25 31 37 43 49


B

Γ

∆


QT=5: 52 m3/s



QT=5: 27 m3/s


QT=5: 35 m3/s


48 mm/hr

QT=310: 80 m3/s

0

1 2

2 4

3 6

4 8

Ωριαία βροχόπτωση

0

20

40

60

80

1 7 13 19 25

0

20

40

60

80

1 7 13 19 25

0

20

40

60

80

1 7 13 19 25 31

0

20

40

60

80

1 7 13 19 25 31 37 43 49


B

Γ

∆


QT=5: 52 m3/s



QT=5: 27 m3/s


QT=5: 35 m3/s


24 mm/hr0

1 2

2 4

3 6

4 8

∆ίωρη βροχόπτωση

16

Ο συντελεστής απορροής εκτιµάται (σύµφωνα µε την ΟΜΟΕ-ΑΣΥΕΟ, 2002) από τοάθροισµα των επιµέρους συντελεστών C1, C2, C3, C4 οι οποίοι εξαρτώνταιαντίστοιχα από:

1. το ανάγλυφο της επιφάνειας της λεκάνης

2. τη διηθητικότητα του εδάφους

3. την έκταση και την πυκνότητα της φυτοκάλυψης

4. την κλίση των πρανών και την αποθηκευτική ικανότητα σε χαµηλάσηµεία της επιφάνειας της λεκάνης απορροής

Εκτίµηση του συντελεστή απορροής

∆εδοµένου ο συντελεστής απορροής εξαρτάται (εκτός από τους προηγούµενουςπαράγοντες) από την εδαφική υγρασία κατά την έναρξη της βροχής και την έντασητης βροχόπτωσης συµπεραίνεται ότι δεν παραµένει σταθερός για την ίδια λεκάνη

Οι τιµές των επιµέρους συντελεστών παρουσιάζονται στον επόµενο πίνακα (Πηγή: ΟΜΟΕ-ΑΣΥΕΟ, 2002). ∆εδοµένου ότι οι τιµές του πίνακα ισχύουν για περιόδουςεπαναφοράς 5-10 έτη ο τελικός συντελεστής απορροής θα πρέπει να προσαυξάνεταικατά 10% για Τ=25 έτη, κατά 20% για Τ=50 έτη και κατά 25% για Τ=100 έτηπαραµένοντας πάντως µικρότερος της µονάδας

0,04 – 0,06υψηλή, αποθηκευτικότητα, σύστηµα αποστράγγισης όχικαλά οριζόµενο, µεγάλοςαριθµός πληµµυριζόµενωνεπιφανειών ή τελµάτων

0,06 – 0,08κανονική, σηµαντικές

επιφανειακές ταπεινώσεις, λιµνάζοντα νερά και

τέλµατα

0,08 – 0,10χαµηλή, καλά οριζόµενοσύστηµα διαδρόµωναποστράγγισης, όχι

λιµνάζοντα νερά ή τέλµατα

0,10 – 0,12αµελητέες ταπεινώσειςεδάφους και αβαθείς,

µικροί διάδροµοιαποστράγγισης, καθόλου τέλµατα

4

0,04 – 0,06καλή έως άριστη περίπου90% της αποχετευόµενηςεπιφάνειας είναι καλήφυτική γη, δασώδες ήισοδύναµης κάλυψης

0,06 – 0,08µέτρια ως καλή περίπου50% της επιφάνειας είναι

καλή φυτική γη ήδασώδες, λιγότερο από

50% της επιφάνειες είναικαλλιέργειες

0,08 – 0,12πτωχή έως µέτρια, καθαρέςκαλλιέργειες ή πτωχής

φυσικής κάλυψης, λιγότεροαπό 20% της

αποχετευόµενης επιφάνειαςµε καλή κάλυψη

0,12 – 0,16βλάστηση που δενεπηρεάζει, γυµνό ήπολύ αραιά κάλυψη

3

0,04 – 0,06υψηλής διηθητικότητας

βαθιά άµµος ή άλλο έδαφοςπου απορροφά το νερό, πολύ

ελαφριά καλάαποστραγγιζόµενα εδάφη

0,06 – 0,08κανονικής διηθητικότηταςκαλά αποστραγγιζόµενο

µικρής ή µεσσίαςµακροϋφής εδάφη,

αµµώδη παχιά εδάφη, ίλυες και ιλυώδη εδάφη

0,08 – 0,12βραδείας διηθητικότητα, άργιλοι ή αβαθή παχιά

εδάφη χαµηλήςδιηθητικότητας, ατελώς ή

πολύ µικρήςαποστραγγιστικότητας

0,12 – 0,16µε επηρεαζόµενο

κάλυµµα εδάφους, είτεβραχώδες είτε µανδύαςλεπτόκκοκου εδάφους

αµελητέαςδιηθητικότητας

2

0,08 – 0,14σχετικά επίπεδο µε µέσες

κλίσεις 0 – 5 %

0,14 – 0,20κυµατώδες µε µέσες

κλίσεις5 – 10 %

0,14 – 0,20λοφώδες µε µέσες κλίσεις

10 – 30 %

0,28 – 0,35επικλινές, ανώµαλεςεπιφάνειες µε µέσες

κλίσεις >30%

1

ΤιµέςΑκραίες Υψηλές Συνήθεις Χαµηλές

C

Εκτίµηση του συντελεστή απορροής

17

W50

W75

tpQp

0.75*qp

0.5*qp

taW75

tbW75

taW50

tbW50

Qp (ft3/s)=Cp*640*A/tp

tp (hr)=Ct*(Lca*L)0.3

T

T (days)= 3+tp/8

taW50=tp-W50/3

W75 (hr)=470/qp1.1

W50 (hr)=830/qp1.1

taW75=tp-W75/3

tbW75=tp+W75*2/3

tbW50=tp+W50*2/3

ΣΥΝΘΕΤΙΚΟ ΜΟΝΑ∆ΙΑΙΟ Υ∆ΡΟΓΡΑΦΗΜΑ KATA SNYDER• Α εµβαδόν λεκάνης (mi2)• L µήκος ποταµού (mi)• Lca µήκος ποταµού από την έξοδο µέχρι τοκέντρο βάρους της λεκάνης (mi)

• Cp, Ct παράµετροι

0

500

1000

1500

0 10 20 30 40 50 60 70 80Χρόνος (hr)

Παροχή

(m3/

s)

ΜΟΝΑ∆ΙΑΙΟΣ ΟΓΚΟΣ (ft3)Α (mi2) * 1 inch= A*52502*(1/12)

V/Vµον=2.90

V/Vµον=1.23

V/Vµον=1

Προσαρµογή συνθετικού µοναδιαίου υδρογραφήµατοςΣΥΝΘΕΤΙΚΟ ΜΟΝΑ∆ΙΑΙΟ Υ∆ΡΟΓΡΑΦΗΜΑ KATA SNYDER

18

4.099.138.0*85.0*1.0

14.0

*)1(**6.46

RMSDURBANSLt

LLp +=

−

Μέθοδος Βρετανικού Ινστιτούτου ΥδρολογίαςΥπολογισµός Μοναδιαίου Υδρογραφήµατος 1 ώρας

tp χρόνος ανόδου σε hrQp παροχή αιχµής σε m3/stb χρόνος βάσης σε hrL µήκος κύριας µισγάγκειας σε kmS0.1*L-0.85*L η µέση κλίση υδατορεύµατος µεταξύ των σηµείων 10% και 85% του µήκους του σε m/kmURBAN αναλογία αστικών περιοχών στη λεκάνη απορροήςRMSD παράµετρος µεγέθους βροχοπτώσεων σε mm (πρακτικά υπολογίζεται ως το ύψος 24ώρης

βροχής που αντιστοιχεί σε περίοδο επαναφοράς 5 ετών)A έκταση λεκάνης απορροής σε km2

Παροχή

m3 /s

Χρόνος, hr

tp

Qp

tb

tb =2.52*tp

10 mm*A km2=0.5*tb hr*Qp m3/sQp m3/s =0.01 m *A*106 m2/(0.5*2.52*tp*3600 s) Qp=2.2*A/tp

ΣΥΝΘΕΤΙΚΟ ΜΟΝΑ∆ΙΑΙΟ Υ∆ΡΟΓΡΑΦΗΜΑ

Μέθοδος εναλλασσόµενων τµηµατικών υψών

ΟΜΒΡΙΑ ΚΑΜΠΥΛΗγια περίοδο επαναφοράς Τ

ΕΠΙΛΟΓΗΠεριόδου επαναφοράς (Τ)∆ιάρκειας επεισοδίου βροχής (n)Χρονικού βήµατος (∆t)

h

tt1 t2 t3 tn

h1

h2

h3hn

∆t

ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΣΑθροιστικών υψών h1,h2, h3,….hnΤµηµατικών υψών ∆h1, ∆h2, ∆h3.....∆hn

∆h1=h1, ∆h2= h2-h1, ∆h3= h3-h2.....∆hn= hn-hn-1

Τµηµατικά ύψη

∆ιάταξη των τµηµατικών υψών

∆h1

∆h2

∆h3∆hn

…….…….…….

∆h1

∆h2∆h3∆hn

tn

tn/2

∆hn-1….….….

….….….

Επιφανειακήαναγωγή

ΚΑΤΑΡΤΙΣΗ ΥΕΤΟΓΡΑΜΜΑΤΟΣ

19

Μετατροπή του σηµειακού ύψους βροχής σε επιφανειακόΣυντελεστής επιφανειακής αναγωγήςφ = (επιφανειακά µέσο ύψος βροχής) / (µέγιστο σηµειακό ύψος βροχής)

Ο συντελεστής φ έχει διαπιστωθεί εµπειρικά ότι: Είναι πάντα µικρότερος της µονάδαςΕίναι φθίνουσα συνάρτηση της έκτασης ΑΕίναι αύξουσα συνάρτηση της διάρκειας βροχόπτωσης dΕξαρτάται σε κάποιο βαθµό από την περίοδο επαναφοράς της βροχής καιφαίνεται ότι η αύξηση της περιόδου επαναφοράς οδηγεί σε ασθενή µείωση του φ

Εκτίµηση του φ

Με βάση δεδοµένα ιστορικών βροχοπτώσεων από πυκνό βροχοµετρικό δίκτυο, προσδιορίζεται η συνάρτηση φ(d, A)

Χρήση πινάκων ή της σχέσης:

25.0

*048.01 35.0

*ln01.036.0

≥

Α−=

−

φ

φd

A

(Κουτσογιάννης και Ξανθόπουλος, 1999)

ΚΑΤΑΡΤΙΣΗ ΥΕΤΟΓΡΑΜΜΑΤΟΣ

Μέθοδος Soil Conservation Service (SCS)Κύριες παραδοχές1. Στην αρχή του επεισοδίου βροχής το σύνολο της βροχόπτωσης µετατρέπεται σε

έλλειµµα. Αυτό συµβαίνει µέχρι το χρόνο t0 και για συνολικό ύψος ελλειµµάτων h0.2. Το συνολικό έλλειµµα που µπορεί να πραγµατοποιηθεί σε µια βροχόπτωση συνολικού

ύψους h δεν µπορεί να ξεπεράσει µια µέγιστη τιµή S+h0. Η τιµή S λέγεται δυνητικάµέγιστη κατακράτηση.

3. Σε κάθε χρονική τιµή (µετά την t0) ο λόγος του ενεργού ύψους βροχής hε προς τοδυνητικό ενεργό ύψος (h-h0) είναι ίσος µε το λόγο των απωλειών µείον το αρχικόέλλειµµα (hα-h0) προς τη δυνητικά µέγιστη κατακράτηση S. ∆ηλαδή hε/(h-h0)=(ha-h0)/S.

0=εh 0hh ≤ 0hh >Θέτοντας ha=h-hε προκύπτουν οι σχέσεις:

Οι προηγούµενες σχέσεις απλοποιούνται µε την (εύλογη) παραδοχή ότι h0=0.2*S

ShShh

*8.0)*2.0( 2

+−

=εSh *2.0≤ Sh *2.0>

Shhhhh+−

−=

0

20 )(

ε

0=εh αν και

αν ανκαι

αν

)*25.1(**10*10*5 hhhhhS +−+= εεε

Στην περίπτωση που έχει εκτιµηθεί το hε τότε το S υπολογίζεται από τη σχέση:

ΕΚΤΙΜΗΣΗ ΑΠΩΛΕΙΩΝ ΒΡΟΧΟΠΤΩΣΗΣ

20

0

10

20

30

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

Χρόνος (hr)

Ύψος

βροχής

(mm

)

0

50

100

150

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

Χρόνος (hr)

Αθροιστική βροχή

(mm

)

t0

h0 h0

S

h

ΕΚΤΙΜΗΣΗ ΑΠΩΛΕΙΩΝ ΒΡΟΧΟΠΤΩΣΗΣΜέθοδος Soil Conservation Service (SCS)

hε/(h-h0)=(ha-h0)/S

hε

ha-h0h-h0

ΕΚΤΙΜΗΣΗ ΑΠΩΛΕΙΩΝ ΒΡΟΧΟΠΤΩΣΗΣΜέθοδος Soil Conservation Service (SCS)

0

100

200

300

400

500

600

700

1 11 21 31 41 51 61 71 81 91 101

Χρόνος (hr)

Αθροιστική βροχή

(mm

)

0

1 0

2 0

3 0

1 1 1 2 1 3 1 4 1 5 1 6 1 7 1 8 1 9 1 1 0 1

Χ ρ ό ν ο ς ( h r )

Ύψος

βροχής

(mm

)

S+h0

21

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛ −= 1100254)(

CNmmS

II

III CN

CNCN*0058.01

*42.0−

=

II

II

CNCNCN

*013.01*3.2

+=ΙΙΙ

Μέθοδος SCS- Εµπειρική εκτίµηση παραµέτρου S

Η παράµετρος CN παίρνει τιµές από 0-100 και εξαρτάται από:• διαπερατότητα εδάφους• χρήσεις γης• προηγούµενες συνθήκες εδαφικής υγρασίας

Τύποι εδαφώνΑ: Μεγάλοι ρυθµοί διήθησης (π.χ.

αµµώδη και χαλικώδη)Β: Μέσοι ρυθµοί διήθησης (π.χ. αµµώδης

πηλός)C: Μικροί ρυθµοί διήθησης (π.χ.

αργιλοπηλός)D: Πολύ µικροί ρυθµοί διήθησης (π.χ.

πλαστικές άργιλοι)

Παραδείγµατα τιµής CN για διάφορες χρήσεις γης και συνθήκες υγρασίας τύπου ΙΙ

Ι: Ξηρές συνθήκες (βροχή < 13 mm ή <35 mm γιαπεριοχή µε φυτοκάλυψη σε συνθήκες ανάπτυξης)

ΙΙ: Μέσες συνθήκες (βροχή µεταξύ 13 και 38 mm ήµεταξύ 35 και 53 mm για περιοχή µε φυτοκάλυψη σεσυνθήκες ανάπτυξης)

ΙΙΙ: Υγρές συνθήκες (βροχή > 38 mm ή >53 mm γιαπεριοχή µε φυτοκάλυψη σε συνθήκες ανάπτυξης)

Τύποι προηγουµένων συνθηκών εδαφικήςυγρασίας (µε βάση τη βροχή των τελευταίων 5 ηµερών)

Χρήση γης Τύπος εδάφουςΑ Β C D

Λιβάδια 30-68 58-79 71-86 78-89∆άση 25-45 55-66 70-77 77-83Οικιστικές περιοχές 51-77 68-85 79-90 84-92∆ρόµοι 72-98 82-98 87-98 89-98

ΕΚΤΙΜΗΣΗ ΑΠΩΛΕΙΩΝ ΒΡΟΧΟΠΤΩΣΗΣ

ΚΑΤΑΡΤΙΣΗ ΤΕΛΙΚΟΥ ΠΛΗΜΜΥΡΟΓΡΑΦΗΜΑΤΟΣ

0

100

200

300

0 1 2 3 4 5 6

Παρ

οχή

(m3 /s

)

0

100

200

300

0 1 2 3 4 5 6

Παρ

οχή

(m3 /s

)

0

100

200

300

0 1 2 3 4 5 6

Παρ

οχή

(m3 /s

)

0

100

200

300

400

500

600

0 1 2 3 4 5 6 7 8

Παροχή

(m3/

s)

Μοναδιαίο υδρογράφηµα

0

100

200

300

0 1 2 3 4 5 6

Παρ

οχή

(m3 /s

)

U*i 3/

10

Qt=Ut*i1/10+Ut-1*i2/10+Ut-2*i3/10

U*i1/10

U*i 2/10

Ενεργός βροχόπτωσηi1 i2 i3

emy_cia_09

Documents

Transcript of emy_cia_09