Gχολή ολιικών Μηχανικών - NTUA · 2015-09-20 · ως κύριο δαόρε...

35
Πλημμύρες & αντιπλημμυρικά έργα Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο Τομέας Υδατικών Πόρων και Περιβάλλοντος Φυσικό πλαίσιο-Γεωμορφολογία και απορροή Νίκος Μαμάσης, Επίκουρος Καθηγητής ΕΜΠ Σχολή Πολιτικών Μηχανικών

Transcript of Gχολή ολιικών Μηχανικών - NTUA · 2015-09-20 · ως κύριο δαόρε...

Πλημμύρες & αντιπλημμυρικά έργα

Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο Τομέας Υδατικών Πόρων και Περιβάλλοντος

Φυσικό πλαίσιο-Γεωμορφολογία και απορροή

Νίκος Μαμάσης, Επίκουρος Καθηγητής ΕΜΠ Σχολή Πολιτικών Μηχανικών

Άδεια Χρήσης

Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό υπόκειται σε άδειες χρήσης Creative Commons.

Για εκπαιδευτικό υλικό, όπως εικόνες, που υπόκειται σε άδεια χρήσης άλλου τύπου, αυτή πρέπει να αναφέρεται ρητώς.

Πλημμύρες Φυσικό πλαίσιο-Γεωμορφολογία και απορροή

Νίκος Μαμάσης Εργαστήριο Υδρολογίας και Αξιοποίησης Υδατικών Πόρων

Αθήνα 2014

A1*h1 A2*h1 A3*h1 A4*h1

A1*h4

A1*h3

A1*h2

A1

h3 h2 h4

A2*h2 A3*h2

A4*h2

A3*h3

A2*h3

A4*h3

A2*h4

A4*h4

A3*h4

h1

A2

A4

A3

Χρόνος

Όγκ

ος

απ

ορ

ρο

ής

Επιφανειακή βροχόπτωση

Υδρογράφημα στην έξοδο

Φυσικό πλαίσιο (1/8)

Ισόχρονες

4

Σχήμα 1: Μηχανισμός δημιουργίας

επιφανειακής απορροής

Φυσικό πλαίσιο (2/8)

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 υδατόρευμα ο πλημμυρικός όγκος η χρονική διάρκεια

Τα τρία κύρια μεγέθη της πλημμύρας είναι:

Παροχή, Q m3/s

Χρόνος, t hr

Πλημμυρικός όγκος

Παροχή αιχμής

Διάρκεια

5

Σχήμα 2: Πλημμυρογράφημα

Ελλείμματα

Ενεργός βροχόπτωση Παροχή αιχμής

Άμεση απορροή

Βασική απορροή

Χρόνος

Πα

ρο

χή

Έντα

ση

β

ρο

χόπ

τωσ

ης

Χρόνος συγκέντρωσης

Χρόνος βάσης υδρογραφήματος

Χρόνος ανόδου υδρογραφήματος

Φυσικό πλαίσιο (3/8)

6 Σχήμα 3: Χαρακτηριστικά μεγέθη υδρογραφήματος

Επίδραση γεωμορφολογίας στην απορροή

ΔΤ

Δ2Τ

Δ3Τ

Δ4Τ

Δ5Τ

Δ6Τ

ΔΑ1

ΔΑ2

ΔΑ3

ΔΑ4

ΔΑ5

ΔΑ6

Χρόνος συρροής Τc

0

20

40

60

80

ΔΤ 2ΔΤ 3ΔΤ 4ΔΤ 5ΔΤ 6ΔΤ Τc

Χρόνος

Έκτ

αση

σε

χρό

νο

ΔΤ

(km

2/Δ

Τ)

0

100

200

300

400

ΔΤ 2ΔΤ 3ΔΤ 4ΔΤ 5ΔΤ 6ΔΤ Τc

Χρόνος

Έκτ

αση

(km

2)

0

1

2

3

4

5

ΔΤ 2ΔΤ 3ΔΤ 4ΔΤ 5ΔΤ 6ΔΤ Τc Τc+ΔΤ Τc+3ΔΤ Τc+4ΔΤ Τc+5ΔΤ Τc+6ΔΤΧρόνος

ΑΠ

ΟΡ

ΡΟ

Η

(hm

3)/

ΔΤ

0

5

10

15

20

ΔΤ 2ΔΤ 3ΔΤ 4ΔΤ 5ΔΤ 6ΔΤ Τc

Χρόνος

Έντ

αση

βρ

οχή

ς (m

m/Δ

Τ)

i1

i2 i3

i4

i5

i6

i7

Qn=in ΔΑ1+ιn-1 ΔΑ2+…+ i1 ΔΑn

Φυσικό πλαίσιο (4/8)

7

Σχήμα 4: Ισόχρονες καμπύλες

Σχήμα 5: Καμπύλες χρόνου - επιφάνειας απορροής

Σχήμα 6: Υετογράφημα

Σχήμα 7: Πλημμυρογράφημα

Έκταση λεκάνης απορροής: 1 km2

Χρόνος (min) Ένταση βροχής

(mm/min)

Στη λεκάνη χαράχτηκαν ισόχρονες καμπύλες και χωρίστηκε σε 10 ζώνες. To νερό της 1ης ζώνης απορρέει σε 1 min, της 2ής σε 2 min και της 10ής σε 10 min. Οι ζώνες έχουν το ίδιο εμβαδόν. Απορροή ζώνης: 1.000 m3/min

1

Χρόνος (min)

Παροχή (m3/min)

1 5 10 15 20

1000

500

Όγκος απορροής: 10.000 m3

Παροχή αιχμής 16.7 m3/s

ΔΙΑΤΟΜΗ ΕΞΟΔΟΥ

ΠΛΗΜΜΥΡΟΓΡΑΦΗΜΑ ΕΞΟΔΟΥ

ΣΥΝΕΙΣΦΟΡΑ ΛΕΚΑΝΗΣ ΣΤΗΝ

ΑΠΟΡΡΟΗ

Νίκος Μαμάσης, 2009

Ένταση βροχής: 1 mm/min Διάρκεια βροχής: 10 min

Φυσικό πλαίσιο (5/8)

Σχήμα 8: Παραγωγή πλημμυρογραφήματος

εξόδου από λεκάνη απορροής

Φυσικό πλαίσιο (6/8)

Έκταση λεκάνης απορροής: Α km2

Συντελεστής απορροής: c

v: μέση ταχύτητα νερού κ: συντελεστής τραχύτητας Ε: εμβαδόν βρεχόμενης διατομής Π: μήκος βρεχόμενης περιμέτρου J: κλίση κατά μήκος του ποταμού Όγκος 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

9

Σχήμα 9: Λεκάνη απορροής

Φυσικό πλαίσιο (7/8)

Η πλημμύρα σε υδατόρευμα προκαλείται από υψηλή τιμή της παροχής η οποία ξεπερνά τα φυσικά ή τεχνητά πρανή με αποτέλεσμα την κατάκλυση των γειτονικών εκτάσεων με νερό. Η ποσοτική εκτίμηση της πλημμύρας γίνεται με βάση: την παροχή αιχμής τον πλημμυρικό όγκο το ύψος του νερού το εμβαδόν των εκτάσεων που κατακλύζονται

Οι αιτίες ανεπαρκούς διοχέτευσης νερού από το ποτάμιο σύστημα είναι: μικρή υγρή διατομή του ποταμού μικρή κλίση του πυθμένα μεγάλη τραχύτητα του ποταμού εξαιτίας εμποδίων και φερτών υλικών μικρό ύψος νερού στα πλημμυρικά πεδία και κατά συνέπεια μεγάλη

βρεχόμενη περίμετρος με αποτέλεσμα τις μικρές ταχύτητες ροής υψηλές στάθμες κατάντη (στάθμη κύριου υδατορεύματος, στάθμη

θάλασσας)

10

Φυσικό πλαίσιο (8/8)

η βροχόπτωση, η οποία και προκαλεί την απορροή η κατακράτηση από τα φυτά και το έδαφος, η οποία επιβραδύνει τη

βροχή, ενώ το μεγαλύτερο μέρος μετατρέπεται σε εξάτμιση η εξατμισοδιαπνοή από τις λίμνες, το έδαφος και τα φυτά, η οποία

είναι ασήμαντη όταν πέφτει η βροχή αλλά γίνεται σημαντική στη συνέχεια

η διήθηση του εδάφους, η οποία κρατάει τη βροχή στο έδαφος η βαθιά διήθηση στους υδροφορείς, όπου το νερό επιστρέφει στο

ποτάμι αλλά με σημαντική χρονική υστέρηση

Τα στοιχεία του υδρολογικού κύκλου που εμπλέκονται στις πλημμύρες είναι:

Οι περιοχές που πλήττονται είναι συνήθως: κλειστές υδρολογικές λεκάνες σε καρστικές περιοχές που αποστραγγίζονται

από καταβόθρες πεδιάδες που αποστραγγίζονται από ποταμούς με μικρή παροχετευτικότητα αστικές περιοχές όπου η ανθρώπινη δραστηριότητα αλλάζει τα

γεωμορφολογικά χαρακτηριστικά

11

Χαρακτηριστικά λεκανών απορροής

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.

Γεωμορφολογία και απορροή (1/12)

12

Μορφολογικά χαρακτηριστικά λεκάνης

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 SA. Αν και το σχήμα μιας λεκάνης απορροής είναι πάντα πολύπλοκο, έχουν προταθεί διάφοροι αδιάστατοι δείκτες που κωδικοποιούν το σχήμα της λεκάνης

ES

Pc

A

A

2

4

EP

S Ec

A

A c

' 4

1

ES

LL

A

A

Ο δείκτης κυκλικότητας ορίζεται ως ο λόγος της επιφάνειας της λεκάνης προς την επιφάνεια κύκλου με περίμετρο ίδια με αυτή της λεκάνης (PΑ): Ο δείκτης συμπαγούς ορίζεται ως ο λόγος της περιμέτρου της λεκάνης προς την περίμετρο κύκλου με επιφάνεια ίδια με αυτή της λεκάνης: Ο δείκτης επιμήκυνσης ορίζεται ως ο λόγος της πλευράς ενός τετραγώνου με επιφάνεια ίδια με αυτή της λεκάνης, προς ένα χαρακτηριστικό μήκος της λεκάνης LA (π.χ. το μήκος από την έξοδο μέχρι το πιο απομακρυσμένο σημείο της λεκάνης):

Γεωμορφολογία και απορροή (2/12)

13

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 Ο υπολογισμός του μέσου υψομέτρου της λεκάνης γίνεται με βάση την υψομετρική καμπύλη F(z) χρησιμοποιώντας τη σχέση:

όπου το πεδίο μεταβολής του F έχει υποδιαιρεθεί σε υποδιαστήματα μήκους ΔFr (όχι κατ’ ανάγκη ίσα, αλλά με άθροισμα ίσο με 1) και οι τιμές του z που αντιστοιχούν στα άκρα του υποδιαστήματος ΔFr είναι zr, και zr–1.

Μέση κλίση λεκάνης Υπολογίζεται από τη σχέση

όπου η συνολική έκταση της λεκάνης έχει υποδιαιρεθεί σε τμήματα ΔSr που το καθένα έχει περίπου σταθερή κλίση ir.

z zdF zz z

Fsr r

r

r ( ) 1

0

1

2

iS

idSS

i Ss

A A

r

rS

r

A

1 1

Μορφολογικά χαρακτηριστικά λεκάνης

Γεωμορφολογία και απορροή (3/12)

14

Γεωμορφολογία και απορροή (4/12)

15

Σχήμα 10: Υψομετρική καμπύλη της λεκάνης

Γεωμορφολογία και απορροή (5/12)

16

Σχήμα 11: Μηκοτομή κύριου υδατορεύματος

Σύστημα ταξινόμησης Horton (1945) και Strahler (1964)

N

NR i Ii

i

B

1

1 2 1, , ,... ,

L

LR i Ii

i

L 1 1 2 1, , ,... ,

A

AR i Ii

i

A 1 1 2 1, , , ... ,

Λόγος διακλαδώσεων (Horton, 1945). Ο αντίστοιχος εμπειρικός νόμος,γνωστός ως νόμος του Horton για τον αριθμό υδατορευμάτων Νi, των κλάδων δεδομένης τάξης i :

Νόμος του Horton για τα μήκη υδατορευμάτων Li , των κλάδων

δεδομένης τάξης i :

Νόμος των επιφανειών των υδατορευμάτων ( Schumm, 1956) Αi,

των κλάδων δεδομένης τάξης i:

11

11

1

1

1

1

11

1

1

1

1

22

2 2

2

2

3

3

3

3

4

4

Υδροκρίτης

Κύριο υδατόρευμα

Λοιπό υδρογραφικό δίκτυο

Β

Βαρδου μα ρ.

σόρε

Σαΐτα ρ

.

0 1 2km

Γεωμορφολογία και απορροή (6/12)

17

Σχήμα 12: Ταξινόμηση υδρογραφικού δικτύου

RB=2.42 RL=1.47

Γεωμορφολογία και απορροή (7/12)

18

Σχήμα 13: Αριθμός κλάδων και αντίστοιχα μέσα μήκη

συναρτήσει της τάξης των κλάδων

Πυκνότητα υδρογραφικού δικτύου

Η πυκνότητα του υδρογραφικού δικτύου DA, ορίζεται ως ο λόγος του συνολικού μήκους του υδρογραφικού δικτύου ΣLA προς την επιφάνεια της λεκάνης SA:

και έχει διαστάσεις [L–1]. Η μέση απόσταση από τον υδροκρίτη μέχρι το υδατόρευμα είναι:

Η μέση διαδρομή μιας σταγόνας σε συνθήκες επίγειας ροής, μέχρι να φτάσει στο υδρογραφικό δίκτυο είναι:

Μια συγκεκριμένη διαδρομή κατά μήκος του υδατορεύματος, η οποία καταλήγει 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.

DL

SA

A

A

XD

A

A

1

2

YX

DA

A

A

2

1

4

Γεωμορφολογία και απορροή (8/12)

19

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 τις μηχανικές 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

η πυκνή κάλυψη με 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

Γεωμορφολογία και απορροή (9/12)

20

ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ ΒΡΟΧΟΠΤΩΣΗΣ Διάρκεια Ένταση Συνολικό ύψος Χωρική κατανομή Χρονική κατανομή ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ ΛΕΚΑΝΗΣ Μέγεθος Σχήμα Ανάγλυφο Γεωλογία Έδαφος Φυτοκάλυψη

Γεωμορφολογία και απορροή (10/12)

Παράγοντες που επηρεάζουν την απορροή

21

Γεωμορφολογία και απορροή (11/12)

Μικρή κλίση Μεγάλος χρόνος συρροής

Μέτρια κλίση Μέτριος χρόνος συρροής

Μεγάλη κλίση Μικρός χρόνος συρροής

ΔΗ ΔΗ

ΔΗ

V

Χρόνος συρροής

V

Χρόνος συρροής

V

Χρόνος συρροής Βροχή Βροχή Βροχή

22

Σχήμα 14: Επίδρασή της κλίσης στα χαρακτηριστικά πλημμύρας

ΛΕΚΑΝΕΣ ΑΠΟΡΡΟΗΣ (ΜΕ ΕΜΒΑΔΟΝ Α)

ΥΔΡΟΓΡΑΦΗΜΑΤΑ ΓΙA ΩΦΕΛΙΜΗ ΒΡΟΧΗ ΣΤΑΘΕΡΗΣ ΕΝΤΑΣΗΣ Ι ΚΑΙ ΔΙΑΡΚΕΙΑΣ D

t (hr)

Q (

m3 /

s)

V=A*I*D t (hr) t (hr)

Γεωμορφολογία και απορροή (12/12)

23

Σχήμα 15: Επίδραση της γεωμετρίας στο υδρογράφημα

ΕΠΙΔΡΑΣΗ ΓΕΩΜΟΡΦΟΛΟΓΙΑΣ ΣΤΗΝ ΑΠΟΡΡΟΗ Χρόνος συρροής

TcL

S 0 00025

0 8

.. Tc χρόνος συγκέντρωσης σε ώρες

L το μήκος της κύριας μισγάγγειας σε m S η μέση κλίση σε m/m

Εμπειρική σχέση Kirpich, 1940

8.0

5.14 LATc

Tc χρόνος συγκέντρωσης σε hr A η έκταση της λεκάνης σε km2 L το μήκος της κύριας μισγάγγειας σε km ΔΗ η διαφορά του μέσου υψομέτρου από το

υψόμετρο στην έξοδο

Εμπειρική σχέση Turazza-Giandotti

S

LATc

3 *11.0

Tc χρόνος συγκέντρωσης σε hr A η έκταση της λεκάνης σε km2 L το μήκος της κύριας μισγάγγειας σε km S η μέση κλίση σε m/m

Εμπειρική σχέση Ventura-Passini

24

Επίδρασή του χρόνου συρροής στα χαρακτηριστικά πλημμύρας (1/3)

Μικρή κλίση Μεγάλος χρόνος συρροής

Μέτρια κλίση Μέτριος χρόνος συρροής

Μεγάλη κλίση Μικρός χρόνος συρροής

ΔΗ ΔΗ

ΔΗ

V

Χρόνος συρροής

V

Χρόνος συρροής

V

Χρόνος συρροής Βροχή Βροχή Βροχή

25 Σχήμα 16: Επίδρασή της κλίσης στα χαρακτηριστικά πλημμύρας

Συντελεστές απορροής: 0.5 Ένταση βροχής 10 mm/hr

Έκταση: 20 km2

Χρόνος συρροής: 3 hr

Έκταση: 100 km2

Χρόνος συρροής: 8 hr

0

50

100

150

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

50

100

150

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

Διάρκεια βροχής 3 h Διάρκεια βροχής 8 h

0

50

100

150

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 160

50

100

150

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

Επίδρασή του χρόνου συρροής στα χαρακτηριστικά πλημμύρας (2/3)

Πλημμυρικός όγκος 0.3 hm3

Πλημμυρικός όγκος 1.5 hm3 Πλημμυρικός όγκος 4.0 hm3

Πλημμυρικός όγκος 0.8 hm3

26 Σχήμα 17: Χρόνος συρροής και πλημμυρικοί όγκοι σε λεκάνη

Επίδρασή του χρόνου συρροής στα χαρακτηριστικά πλημμύρας (3/3)

0

100

200

300

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

Χρόνος (hr)

Πα

ρο

χή (

m3/s

)

ΣΥΝΤΕΛΕΣΤΗΣ ΑΠΟΡΡΟΗΣ 0,5

ΕΝΤΑΣΗ ΒΡΟΧΗΣ (mm/hr) 10

ΔΙΑΡΚΕΙΑ ΒΡΟΧΗΣ (hr) 4

ΕΚΤΑΣΗ ΛΕΚΑΝΗΣ (km2) 100

Χρόνοι συρροής: 3, 4, 5 hr Πλημμυρικοί όγκοι: 2.0 hm3

10 mm/hr

27

Σχήμα 18: Πλημμυρογράφημα για διαφορετικούς

χρόνους συρροής

0

100

200

300

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

Χρόνος (hr)

Πα

ρο

χή (

m3/s

)

Επίδρασή της διάρκειας βροχής στα χαρακτηριστικά πλημμύρας

ΣΥΝΤΕΛΕΣΤΗΣ ΑΠΟΡΡΟΗΣ 0,5

ΕΝΤΑΣΗ ΒΡΟΧΗΣ (mm/hr) 10

ΕΚΤΑΣΗ ΛΕΚΑΝΗΣ (km2) 100

ΧΡΟΝΟΣ ΣΥΡΡΟΗΣ (hr) 5

Διάρκεια βροχής: 3, 5, 7 hr Πλημμυρικοί όγκοι: 2.5, 3.5, 4.5 hm3

10 mm/hr

28

Σχήμα 19: Πλημμυρογράφημα για διαφορετικές

διάρκειες βροχής

ΕΠΙΔΡΑΣΗ ΕΝΤΑΣΗΣ ΒΡΟΧΗΣ ΣΤΙΣ ΠΛΗΜΜΥΡΕΣ

Νίκος Μαμάσης, 2009

Η βροχόπτωση κατανέμεται ομοιόμορφα στο χώρο Οι λεκάνες είναι χωρισμένες σε ίσες ζώνες απορροής

κάθε μία από τις οποίες εκφορτίζεται σε 10 min Ο συντελεστής απορροής των λεκανών είναι 1 Στη περιοχή ισχύουν όμβριες καμπύλες της μορφής i = 26*T0,11/d0.64

ΥΠΟΜΝΗΜΑ I 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)

Λεκάνη Έκταση (km2)

Χρόνος συρροής (hr)

Όγκος απορροής για 48 mm (m3*103)

A 24 4 1152

B 6 1 288

Γ 2 0.33 (20 min) 96

Δ 1 0.17 (10 min) 48

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

Σχήμα 20: Λεκάνη απορροής παραδείγματος

Νίκος Μαμάσης, 2009

Λεκάνη Α Ηtc: 2 mm Ιtc: 12 mm/hr Q: 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 Δ Ηtc: 2 mm Ιtc: 12 mm/hr Q: 3.3 m3/s

0

20

40

60

80

1 7 13 19 25

QT=5: 27 m3/s

Λεκάνη Β Ηtc: 12 mm Ιtc: 12 mm/hr Q: 20 m3/s

0

20

40

60

80

1 7 13 19 25 31

QT=5: 52 m3/s

Λεκάνη Γ Ηtc: 4 mm Ιtc: 12 mm/hr Q: 6.7 m3/s

0

20

40

60

80

1 7 13 19 25

QT=5: 35 m3/s

0

12

24

36

48

Μέγιστη ένταση

12 mm/hr

Τετράωρη βροχόπτωση

30

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

Λεκάνη Β Ηtc: 48 mm Ιtc: 48 mm/hr Q: 80 m3/s

QT=5: 52 m3/s

Λεκάνη Α Ηtc: 48 mm Ιtc: 12 mm/hr Q: 80 m3/s

QT=3: 80 m3/s

QT=5: 85 m3/s

Λεκάνη Δ Ηtc: 48 mm Ιtc: 288 mm/hr Q: 80 m3/s

QT=5: 27 m3/s

Λεκάνη Γ Ηtc: 48 mm Ιtc: 144 mm/hr Q: 80 m3/s

QT=5: 35 m3/s

Μέγιστη ένταση

288 mm/hr

0

12

24

36

48

QT=131000: 80 m3/s

10λεπτη βροχόπτωση

31

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

Νίκος Μαμάσης, 2009

Λεκάνη Β Ηtc: 48 mm Ιtc: 48 mm/hr Q: 80 m3/s

QT=5: 52 m3/s

Λεκάνη Α Ηtc: 48 mm Ιtc: 12 mm/hr Q: 80 m3/s

QT=5: 85 m3/s

Λεκάνη Δ Ηtc: 24 mm Ιtc: 144 mm/hr Q: 40 m3/s

QT=5: 27 m3/s

Λεκάνη Γ Ηtc: 48 mm Ιtc: 144 mm/hr Q: 80 m3/s

QT=5: 35 m3/s

Μέγιστη ένταση

144 mm/hr

QT=12600: 80 m3/s

0

12

24

36

48

20λεπτη βροχόπτωση

32

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

Νίκος Μαμάσης, 2009

Λεκάνη Β Ηtc: 48 mm Ιtc: 48 mm/hr Q: 80 m3/s

QT=5: 52 m3/s

Λεκάνη Α Ηtc: 48 mm Ιtc: 12 mm/hr Q: 80 m3/s

QT=5: 85 m3/s

Λεκάνη Δ Ηtc: 8 mm Ιtc: 48 mm/hr Q: 13.3 m3/s

QT=5: 27 m3/s

Λεκάνη Γ Ηtc: 16 mm Ιtc: 48 mm/hr Q: 26.7 m3/s

QT=5: 35 m3/s

Μέγιστη ένταση

48 mm/hr

QT=310: 80 m3/s

0

12

24

36

48

Ωριαία βροχόπτωση

33

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

Νίκος Μαμάσης, 2009

Λεκάνη Β Ηtc: 24 mm Ιtc: 24 mm/hr Q: 40 m3/s

QT=5: 52 m3/s

Λεκάνη Α Ηtc: 48 mm Ιtc: 12 mm/hr Q: 80 m3/s

QT=5: 85 m3/s

Λεκάνη Δ Ηtc: 4 mm Ιtc: 24 mm/hr Q: 6.7 m3/s

QT=5: 27 m3/s

Λεκάνη Γ Ηtc: 16 mm Ιtc: 48 mm/hr Q: 13.3 m3/s

QT=5: 35 m3/s

Μέγιστη ένταση

24 mm/hr

0

12

24

36

48

Δίωρη βροχόπτωση

34

Χρηματοδότηση

• Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό έχει αναπτυχθεί στα πλαίσια του εκπαιδευτικού έργου του διδάσκοντα.

• Το έργο «Ανοικτά Ακαδημαϊκά Μαθήματα Ε.Μ.Π.» έχει χρηματοδοτήσει μόνο τη αναδιαμόρφωση του εκπαιδευτικού υλικού.

• Το έργο υλοποιείται στο πλαίσιο του Επιχειρησιακού Προγράμματος «Εκπαίδευση και Δια Βίου Μάθηση» και συγχρηματοδοτείται από την Ευρωπαϊκή Ένωση (Ευρωπαϊκό Κοινωνικό Ταμείο) και από εθνικούς πόρους.