Τμήμα Τεχνολόγων Γεωπόνων Τίτλος Μαθήματος Φυσικοί και Περιβαλλοντικοί Κίνδυνοι Ενότητα 6: Μέθοδοι προσδιορισμού της πλημμυρικής παροχής Θεοχάρης Μενέλαος.

Παρουσίαση με θέμα: "Τμήμα Τεχνολόγων Γεωπόνων Τίτλος Μαθήματος Φυσικοί και Περιβαλλοντικοί Κίνδυνοι Ενότητα 6: Μέθοδοι προσδιορισμού της πλημμυρικής παροχής Θεοχάρης Μενέλαος."— Μεταγράφημα παρουσίασης:

1 Τμήμα Τεχνολόγων Γεωπόνων Τίτλος Μαθήματος Φυσικοί και Περιβαλλοντικοί Κίνδυνοι Ενότητα 6: Μέθοδοι προσδιορισμού της πλημμυρικής παροχής Θεοχάρης Μενέλαος – Μυριούνης Χρήστος Αν. ΚαθηγητήςΕπ. Συνεργάτης Άρτα, 2015 1 Ανοιχτά Ακαδημαϊκά Μαθήματα στο ΤΕΙ Ηπείρου

2 Άδειες Χρήσης Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό υπόκειται σε άδειες χρήσης Creative Commons. Για εκπαιδευτικό υλικό, όπως εικόνες, που υπόκειται σε άλλου τύπου άδειας χρήσης, η άδεια χρήσης αναφέρεται ρητώς. Ανοιχτά Ακαδημαϊκά Μαθήματα στο ΤΕΙ Ηπείρου

3 Χρηματοδότηση 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. Το έργο «Ανοικτά Ακαδημαϊκά Μαθήματα στο TEI Ηπείρου» έχει χρηματοδοτήσει μόνο τη αναδιαμόρφωση του εκπαιδευτικού υλικού. Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό έχει αναπτυχθεί στα πλαίσια του εκπαιδευτικού έργου του διδάσκοντα. Ανοιχτά Ακαδημαϊκά Μαθήματα στο ΤΕΙ Ηπείρου

4 4 Μέθοδος υδρογραφήματος Ένα υδρογράφημα περιλαμβάνει: α. Την επιφανειακή ροή β. Την ενδορροή γ. Τη βασική ροή δ. Την απευθείας απορροή ΕΙΣΑΓΩΓΗ: Ανοιχτά Ακαδημαϊκά Μαθήματα στο ΤΕΙ Ηπείρου

5 Το σχήμα του υδρογραφήματος απορροής Ένα υδρογράφημα το οποίο κατά κανόνα ακολουθεί ένα γενικό πρότυπο αποτελείται από:  τον ανερχόμενο κλάδο  τον κλάδο αιχμής  και τον κατερχόμενο κλάδο Ανοιχτά Ακαδημαϊκά Μαθήματα στο ΤΕΙ Ηπείρου

6 6 Παράγοντες που επηρεάζουν το σχήμα του υδρογραφήματος  Οι κλιματικοί παράγοντες (η κατανομή της βροχόπτωσης στη λεκάνη, η διεύθυνση της κίνησης της καταιγίδας κ.α.)  Τα τοπογραφικά χαρακτηριστικά της λεκάνης (το σχήμα και το μέγεθος της λεκάνης, η κατανομή των υδατορευμάτων στην επιφάνεια της λεκάνης, οι κλίσεις των παρειών της λεκάνης κ.α.)  Τα γεωλογικά χαρακτηριστικά της λεκάνης (η υδραυλική αγωγιμότητα) Ανοιχτά Ακαδημαϊκά Μαθήματα στο ΤΕΙ Ηπείρου

7 Σε ένα υδρογράφημα διακρίνονται οι εξής χαρακτηριστικοί χρόνοι:  Ο χρόνος υστέρησης (lag time,tL)  Ο χρόνος ανύψωσης (time of rise,tp)  Ο χρόνος συγκέντρωσης (concentration time, tc)  Η χρονική βάση (time base, T) Χαρακτηριστικοί χρόνοι του υδρογραφήματος απορροής Ανοιχτά Ακαδημαϊκά Μαθήματα στο ΤΕΙ Ηπείρου

8 8 Τύποι υδρογραφημάτων  Φυσικά υδρογραφήματα (natural hydrographs)  Συνθετικά υδρογραφήματα (synthetic hydrographs)  Μοναδιαία υδρογραφήματα (unit hydrographs)  Αδιάστατα υδρογραφήματα (dimensionless hydrographs) Ανοιχτά Ακαδημαϊκά Μαθήματα στο ΤΕΙ Ηπείρου

9 9 Προσδιορισμός της πλημμυρικής παροχής με την χρήση υδρογραφημάτων  Καταρτίζεται το υετογράφημα σχεδιασμού με βάση το ύψος της βροχής σχεδιασμού.  Καταρτίζεται το υετογράφημα της περίσσειας βροχής.  Καταρτίζεται το συνθετικό μοναδιαίο υδρογράφημα της λεκάνης απορροής.  Υπολογίζεται το πλημμυρογράφημα σχεδιασμού και η τιμή της αιχμής πλημμύρας. Ανοιχτά Ακαδημαϊκά Μαθήματα στο ΤΕΙ Ηπείρου

10 10 Ορθολογική μέθοδος  Χρησιμοποιείται ευρύτατα για την ανάλυση της απορροής σε μικρές λεκάνες απορροής.  Έχει ειδική εφαρμογή στην διόδευση πλημμύρας όπου χρησιμοποιείται για να υπολογίζει τις πλημμυρικές αιχμές των απορροών για τη διευθέτηση των χειμάρρων.  Μικρή υδρολογική λεκάνη θεωρείται μια λεκάνη με εμβαδόν μικρότερο από 2,5 τετραγωνικά χιλιόμετρα και με χρόνο συγκέντρωσης μικρότερο της μιας ώρας περίπου tc <1 h και Α < 2,5 km 2. Ανοιχτά Ακαδημαϊκά Μαθήματα στο ΤΕΙ Ηπείρου

11 11 Ορθολογική μέθοδος Για την υδρολογική ανάλυση μιας μικρής Υδρολογικής Λεκάνης γίνονται οι παρακάτω παραδοχές: Η κατανομή της βροχής θεωρείται ομοιόμορφη χρονικά και χωρικά. Η διάρκεια βροχής είναι μεγαλύτερη από το χρόνο συγκεντρώσεως. Η απορροή είναι κυρίως επιφανειακή και όχι μέσω ρευμάτων. Η αποθήκευση του συστήματος είναι αμελητέα. Ανοιχτά Ακαδημαϊκά Μαθήματα στο ΤΕΙ Ηπείρου

12 12 Ορθολογική μέθοδος Η ορθολογική μέθοδος λαμβάνει υπόψη τα ακόλουθα υδρολογικά χαρακτηριστικά:  την ένταση της βροχόπτωσης  τη διάρκεια της βροχόπτωσης  τη συχνότητα της βροχόπτωσης  το εμβαδόν της λεκάνης απορροής  τις υδρολογικές απώλειες Ανοιχτά Ακαδημαϊκά Μαθήματα στο ΤΕΙ Ηπείρου

13 13 Όμβριες καμπύλες  Είναι καμπύλες έντασης-διάρκειας-περιόδου επαναφοράς βροχόπτωσης.  Πρόκειται για απλές αναλυτικές ή γραφικές εκφράσεις της μέγιστης έντασης βροχής i συναρτήσει της διάρκειας d και της περιόδου επαναφοράς T.  Η χρήση τους συνίσταται στην πρόγνωση της έντασης βροχής i, για δεδομένη διάρκεια d, η οποία έχει σχέση με τα χαρακτηριστικά του υδατορεύματος ή αγωγού που μελετάται, και για δεδομένη περίοδο επαναφοράς T, που έχει σχέση με τη σημασία του έργου που μελετάται. Ανοιχτά Ακαδημαϊκά Μαθήματα στο ΤΕΙ Ηπείρου

14 14 Περίοδος Επαναφοράς  Είναι το χρονικό διάστημα σε έτη στη διάρκεια του οποίου εμφανίζεται η πλημμύρα μία μόνο φορά με ένταση ίση ή μεγαλύτερη μιας δοθείσης τιμής. Δηλ. η πλημμύρα 50-ετών είναι το γεγονός εκείνο που η τιμή του ισοφαρίζεται ή ξεπερνιέται κάθε 50 χρόνια.  Ένα αντιπλημμυρικό έργο διαστασιολογείται για Τ=50-100 έτη. Η περίοδος επαναφοράς Τ συνδέεται με την πιθανότητα υπέρβασης P με τη σχέση: Τ= 1/P ή P(X≥x)=1/T Ανοιχτά Ακαδημαϊκά Μαθήματα στο ΤΕΙ Ηπείρου

15 15 Περίοδος Επαναφοράς Παρουσιάζονται 2 παραδείγματα της περιόδου επαναφοράς:  Ο χρόνος συγκέντρωσης της λεκάνης απορροής που επιτυγχάνεται με τη χρησιμοποίηση εμπειρικών σχέσεων.  Και ο συντελεστή απορροής που ορίζεται ως το πηλίκο της επιφανειακής απορροής με το σύνολο των ατμοσφαιρικών κατακρημνισμάτων μιας περιοχής. Για τον προσδιορισμό του συντελεστή απορροής πρέπει να ληφθούν υπόψη η χρήση του εδάφους, το ποσοστό διαπερατότητας και τα χαρακτηριστικά του εδάφους και της φυτικής επικάλυψης. Ανοιχτά Ακαδημαϊκά Μαθήματα στο ΤΕΙ Ηπείρου

16 16 Χρήση μαθηματικών μοντέλων και Γ.Σ.Π.  Τα Γ.Σ.Π. αντιπροσωπεύουν ένα ισχυρό σύνολο εργαλείων για τη συλλογή, αποθήκευση, ανάληψη ανά πάσα στιγμή, μετασχηματισμό και απεικόνιση χωρικών στοιχείων του πραγματικού κόσμου.  Λόγω του μεγάλου όγκου δεδομένων τα Γ.Σ.Π. έχουν συμβάλει αποφασιστικά σε ένα πλήθος εφαρμογών σε τομείς, όπως τα υδρολογικά μοντέλα, πρόβλεψη και έλεγχος της μόλυνσης, δίκτυα ύδρευσης, άρδευσης και αποχέτευσης ομβρίων και ακαθάρτων. Ανοιχτά Ακαδημαϊκά Μαθήματα στο ΤΕΙ Ηπείρου

17 17 Ανοιχτά Ακαδημαϊκά Μαθήματα στο ΤΕΙ Ηπείρου Η δημιουργία υδρολογικών μοντέλων επιφανειακών υδάτων (HEC HMS, HEC RAS) περιλαμβάνει προσομοιώσεις που αναπαριστούν τις επιδράσεις των βροχοπτώσεων και των απορροών στη συγκέντρωση επιφανειακών υδάτων, όπως λίμνες, κανάλια και ποτάμια. Χρήση μαθηματικών μοντέλων και Γ.Σ.Π.

18 18 Επιπτώσεις πλημμυρών Οι πλημμύρες μπορούν να προκαλέσουν:  το θάνατο ανθρώπων και ζώων  ασθένειες και να αφήσουν τους ανθρώπους άστεγους  ζημιές στο περιβάλλον  ζημιές στις δημόσιες υποδομές, όπως είναι οι υποδομές οι γεωργικές εκτάσεις κ.λπ.  ζημιές στα περιουσιακά στοιχεία των ανθρώπων, όπως είναι τα ιδιωτικά σπίτια κ.λπ.  καταστροφή των υγρότοπων και μείωση της βιοποικιλότητας. Ανοιχτά Ακαδημαϊκά Μαθήματα στο ΤΕΙ Ηπείρου

19 19 Ανοιχτά Ακαδημαϊκά Μαθήματα στο ΤΕΙ Ηπείρου Διάκριση των επιπτώσεων των πλημμύρων  Ανεξάρτητα από το μέγεθος των επιπτώσεων οι ζημίες από τις πλημμύρες συνήθως ταξινομούνται σε απτές ζημίες (tangible damages) και σε άυλες απώλειες.  Μια άλλη διάκριση μπορεί να γίνει μεταξύ των άμεσων και των έμμεσων απωλειών πλημμύρων.

20 20 Οι επιπτώσεις των πλημμύρων στις αναπτυγμένες και μη χώρες  Οι ανεπτυγμένες χώρες έχουν και μπορούν να διαθέσουν κεφάλαια προκειμένου να κατασκευάσουν φράγματα και αναχώματα για την προστασία από τις πλημμύρες.  Στις μη ανεπτυγμένες χώρες το σύστημα υγείας και οι συνθήκες υγιεινής ενδέχεται να είναι τέτοια που να ευνοείται η εξάπλωση επιδημιών και λοιμώξεων οι οποίες μπορούν να επακολουθήσουν μετά από πλημμύρες.  Το οικονομικό επίπεδο των κατοίκων είναι χαμηλό και δεν υπάρχει το κατάλληλο σύστημα ασφάλισης με αποτέλεσμα να δυσκολεύονται να ανακάμψουν οικονομικά Ανοιχτά Ακαδημαϊκά Μαθήματα στο ΤΕΙ Ηπείρου

21 21 Κατηγορίες επιπτώσεων  Επιπτώσεις στην υγεία του ανθρώπου  Κοινωνικο – οικονομικές επιπτώσεις  Περιβαλλοντικές επιπτώσεις Ανοιχτά Ακαδημαϊκά Μαθήματα στο ΤΕΙ Ηπείρου

22 22 Ανοιχτά Ακαδημαϊκά Μαθήματα στο ΤΕΙ Ηπείρου Κοινωνικο – οικονομικές επιπτώσεις  Ως προς τη σωματική υγεία οι επιπτώσεις μπορούν να διακριθούν: Σε αυτές που εκδηλώνονται αμέσως. Σε αυτές που ακολουθούν μετά το φαινόμενο. Σε αυτές που εκδηλώνονται μακροπρόθεσμα.  Ο θάνατος μπορεί να προκληθεί από την άμεση επαφή με το νερό (πνιγμός) ή από διάφορες άλλες αιτίες όπως ασφυξία, ηλεκτροπληξία ή σοβαρός τραυματισμός.

23 23 Ανοιχτά Ακαδημαϊκά Μαθήματα στο ΤΕΙ Ηπείρου Επιπτώσεις στην υγεία του ανθρώπου Η αύξηση του πληθυσμού, η έλλειψη γης και η πίστη στην ασφάλεια των σχεδίων προστασίας από τις πλημμύρες έχουν οδηγήσει στην πυκνή δόμηση στις κοίτες πλημμύρων των ποταμών. Αυτό συνεπάγεται μεγάλες επενδύσεις συνέπεια, δυνατότητες για σημαντικές οικονομικές επιπτώσεις λόγω της αύξησης των πλημμύρων.

24 24 Ανοιχτά Ακαδημαϊκά Μαθήματα στο ΤΕΙ Ηπείρου Περιβαλλοντικές επιπτώσεις  Είναι δυνατό να προκληθούν πυρκαγιές που οφείλονται σε βραχυκύκλωμα ή σε ρήξη αγωγών αερίων.  Οι πλημμύρες διαταράσσουν τα χερσαία και υδάτινα οικοσυστήματα είτε αρνητικά είτε θετικά.  Ως έμμεση περιβαλλοντική επίπτωση μπορεί να χαρακτηριστεί η εμφάνιση εντόμων και μυκήτων που συνήθως προσβάλλουν δέντρα και καλλιέργειες που ήδη έχουν προσβληθεί από μία καταστροφή ή αρρώστια και είναι σχετικά αδύναμα

25 Βιβλιογραφία Bryant EA, 1991: Natural Hazards, Campridge University Press, pp. 85-107. Chow V. T., Maidment D. R. and Mays L. W., 1988. Applied Hydrology, McGraw-Hill, New York. Dingman S. L., 1994: Physical Hydrology, MacMillan Publishing Co, New York. Ανοιχτά Ακαδημαϊκά Μαθήματα στο ΤΕΙ Ηπείρου

26 Σημείωμα Αναφοράς Copyright Τεχνολογικό Ίδρυμα Ηπείρου.. Έκδοση: 1.0, 2015. Διαθέσιμο από τη δικτυακή διεύθυνση: http://eclass.teiep.gr/courses/TEXG115/ Ανοιχτά Ακαδημαϊκά Μαθήματα στο ΤΕΙ Ηπείρου

27 Σημείωμα Αδειοδότησης Το παρόν υλικό διατίθεται με τους όρους της άδειας χρήσης Creative Commons Αναφορά Δημιουργού-Μη Εμπορική Χρήση-Όχι Παράγωγα Έργα 4.0 Διεθνές [1] ή μεταγενέστερη. Εξαιρούνται τα αυτοτελή έργα τρίτων π.χ. φωτογραφίες, Διαγράμματα κ.λ.π., τα οποία εμπεριέχονται σε αυτό και τα οποία αναφέρονται μαζί με τους όρους χρήσης τους στο «Σημείωμα Χρήσης Έργων Τρίτων». http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/deed.el [1] Ο δικαιούχος μπορεί να παρέχει στον αδειοδόχο ξεχωριστή άδεια να χρησιμοποιεί το έργο για εμπορική χρήση, εφόσον αυτό του ζητηθεί. Ανοιχτά Ακαδημαϊκά Μαθήματα στο ΤΕΙ Ηπείρου

28 Τέλος Ενότητας Επεξεργασία: Μυριούνης Χρήστος Άρτα, 2015 28 Ανοιχτά Ακαδημαϊκά Μαθήματα στο ΤΕΙ Ηπείρου