Η παρουσίαση φορτώνεται. Παρακαλείστε να περιμένετε

Η παρουσίαση φορτώνεται. Παρακαλείστε να περιμένετε

Μοντέλα για την Προσομοίωση των Πλημμυρών HEC HMS HEC RAS Γιάννης Παναγόπουλος Εργαστήριο Υδρολογίας και Αξιοποίησης Υδατικών Πόρων 06 / 04 / 2011 Πλημμύρες.

Παρόμοιες παρουσιάσεις


Παρουσίαση με θέμα: "Μοντέλα για την Προσομοίωση των Πλημμυρών HEC HMS HEC RAS Γιάννης Παναγόπουλος Εργαστήριο Υδρολογίας και Αξιοποίησης Υδατικών Πόρων 06 / 04 / 2011 Πλημμύρες."— Μεταγράφημα παρουσίασης:

1 Μοντέλα για την Προσομοίωση των Πλημμυρών HEC HMS HEC RAS Γιάννης Παναγόπουλος Εργαστήριο Υδρολογίας και Αξιοποίησης Υδατικών Πόρων 06 / 04 / 2011 Πλημμύρες και Αντιπλημμυρικά Έργα

2 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)

3 Ορισμός-Κατηγορίες Μοντέλων Ορισμός-Κατηγορίες Μοντέλων Μοντέλα Κατανεμημένα Διαχωρισμός της λεκάνης σε μικρότερα τμήματα Ενιαία ή Συγκεντρωτικά Ολόκληρη η λεκάνη αποτελεί μία ενιαία χωρική οντότητα Μεμονωμένου υδρολογικού γεγονότος Λειτουργεί σε χρονικό επίπεδο επεισοδίου βροχής Συνεχή Λειτουργεί και εξάγει αποτελέσματα σε συνεχή χρόνο (π,χ πολλά έτη) Εννοιολογικά Βασίζονται σε απλουστευτικές παραδοχές του φυσικού συστήματος Φυσικά Προσομοιώνουν το σύστημα με βάση μαθηματικές εξισώσεις της φυσικής Μαύρου κουτιού Απλές εξισώσεις (π.χ μοναδιαίο υδρογράφημα) Προσδιοριστικά Καμία μεταβλητή δεν έχει στοχαστική δομή Στοχαστικά Λαμβάνουν υπόψη τα στατιστικά χαρακτηριστικά των μεταβλητών Ορισμός Μοντέλου: Η Αναπαραγωγή της Συμπεριφοράς και Απόκρισης Ορισμός Μοντέλου: Η Αναπαραγωγή της Συμπεριφοράς και Απόκρισης ενός Φυσικού Συστήματος

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

5 HEC Hydrologic Engineering Center 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.

6 HMS Hydrologic Modeling System 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

7 HMS (2) Hydrologic Modeling System 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.

8 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

9 Βροχόπτωση Παρατηρημένα Υετογράμματα Σταθμών για 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. Φυσική Περιγραφή Λεκάνης Απορροής (2)

10 Απώλειες - Επιφανειακή Απορροή Μέθοδος της SCS Αριθμός καμπύλης CN Εξαρτάται από: Εδαφική Διαπερατότητα Εδαφική Διαπερατότητα Εδαφοκάλυψη Εδαφοκάλυψη Συνθήκες Υγρασίας Συνθήκες Υγρασίας SCS: Soil Conservation Service S: max κατακράτηση εδάφους Qsurf: επιφανειακή απορροή Rday: βροχόπτωση

11 Αριθμοί Καμπύλης CN Κατηγορία εδάφους Χρήση γηςΥδρολογική κατάστασηABCD ΚαλλιέργειεςΦτωχή Μέτρια Καλή ΒοσκότοποςΦτωχή Μέτρια Καλή ΔάσοςΦτωχή Μέτρια Καλή Δρόμος (χώμα) Δρόμος (σκληρή επιφάνεια) Μέσο CN λεκάνης Τσιμόβου: CN = 0.16* * *73 = 76 Μέσο CN λεκάνης Τσιμόβου: CN = 0.16* * *73 = 76 Οι συντελεστές δηλώνουν τα ποσοστά των χρήσεων γης στη λεκάνη, ενώ επιλέχτηκαν τα CN για τύπο εδάφους C (φλύσχης) και για μέτρια υδρολογική κατάσταση

12 Σύνδεση Μοντέλου HMS με ΣΓΠ HEC-GeoHMS (Geospatial Hydrologic Modelling System) 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

13 Στάδια Μοντελοποίησης 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

14 Υδρολογική Λεκάνη Αράχθου Ήπειρος Περιοχή Μελέτης Περιοχή Μελέτης Υπολεκάνη Τσιμόβου Υπολεκάνη Τσιμόβου Κριτήρια Επιλογής Στο υδατικό διαμέρισμα της Ηπείρου συμβαίνουν έντονα μετεωρολογικά και υδρολογικά φαινόμενα Στο υδατικό διαμέρισμα της Ηπείρου συμβαίνουν έντονα μετεωρολογικά και υδρολογικά φαινόμενα Ποιότητα διαθέσιμων δεδομένων (βροχοπτώσεις, σταθμηγραφήματα, καμπύλες στάθμης- παροχής) Ποιότητα διαθέσιμων δεδομένων (βροχοπτώσεις, σταθμηγραφήματα, καμπύλες στάθμης- παροχής) Τσίμοβο

15   Αποτελεί το τμήμα της λεκάνης του Αράχθου στα ανάντη  Η μέση ετήσια βροχόπτωση είναι 1800 mm  Έχει έκταση 640 km 2 με μεταβολή υψομέτρου 352–2279m, ενώ το μέσο υψόμετρο είναι 1021m  Το μήκος ποταμού είναι 40 km με μέση ετήσια παροχή 18 m 3 /s ( )  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. Υπολεκάνη Τσιμόβου

16 Χωρικά Δεδομένα Βοσκότοποι: 168 km 2 – 26% Καλλιεργήσιμη γη: 102 km 2 – 16% Δάση: 369 km 2 – 58% Urban: 0,7 km 2 – 0,1% Χάρτης Χρήσεων Γης Μέσο CN λεκάνης Τσιμόβου: CN = 0.16* * *73 = 76 Μέσο CN λεκάνης Τσιμόβου: CN = 0.16* * *73 = 76 Οι συντελεστές δηλώνουν τα ποσοστά των χρήσεων γης στη λεκάνη, ενώ επιλέχτηκαν τα CN για τύπο εδάφους C (φλύσχης) και για μέτρια υδρολογική κατάσταση

17 Αλλούβια: 8 km 2 – 1% Οφιόλιθοι: 5 km 2 – 1% Φλύσχης: 518 km 2 – 81,5% Ασβεστόλιθοι: 77 km 2 – 12% Πυριγενή πετρώματα: 4 km 2 – 0,5% Κερατόλιθοι: 28 km 2 – 4% Γεωλογικός Χάρτης Χωρικά Δεδομένα (2) Μέσο CN λεκάνης Τσιμόβου: CN = 0.16* * *73 = 76 Μέσο CN λεκάνης Τσιμόβου: CN = 0.16* * *73 = 76 Οι συντελεστές δηλώνουν τα ποσοστά των χρήσεων γης στη λεκάνη, ενώ επιλέχτηκαν τα CN για τύπο εδάφους C (φλύσχης) και για μέτρια υδρολογική κατάσταση

18 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

19 Στόχοι 1.Επιτυχής προσομοίωση επιλεγμένων πλημμυρογραφημάτων στη θέση Τσίμοβο 2.Αναγνώριση των καλύτερα προσαρμοζόμενων υδρολογικών μεθόδων για τα διάφορα μέρη της προσομοίωσης 3.Συμπεράσματα για το υδρολογικό καθεστώς στη λεκάνη (αρχικές απώλειες, επιφανειακή απορροή, βασική ροή κ.λ.π.) στην υγρή και ξηρή περίοδο 4.Σύγκριση Αδρομερούς και Ημικατανεμημένου Μοντέλου

20 Αδρομερές και Ημικατανεμημένο Μοντέλο Λεκάνης Τσιμόβου στο HEC - GeoHMS

21 Η Λεκάνη του Τσιμόβου στο HEC-HMS

22 Παράμετροι Βαθμονόμησης για 4 Πλημμυρογραφήματα

23 Προσομοιωμένα Πλημμυρογραφήματα

24 Συχνά Προβλήματα Εφαρμογής του Μοντέλου HMS σε Ελληνικές Λεκάνες Λίγα Δεδομένα Παρατηρήσεων στο Χώρο και στο Χρόνο Λίγα Δεδομένα Παρατηρήσεων στο Χώρο και στο Χρόνο Κακής Ποιότητας Δεδομένα (Βροχογραφήματα–Σταθμηγραφήματα) Κακής Ποιότητας Δεδομένα (Βροχογραφήματα–Σταθμηγραφήματα) Σχεδόν αδύνατη η εφαρμογή του σε κατανεμημένη μορφή (έλλειψη δεδομένων βροχής από radar) Σχεδόν αδύνατη η εφαρμογή του σε κατανεμημένη μορφή (έλλειψη δεδομένων βροχής από radar)

25 Προβλήματα στην Αποκωδικοποίηση της Βροχής

26 Σενάρια - Έρευνα Αλλαγή στη Χρήση Γης Αλλαγές στο Είδος Φυτοκάλυψης Αλλαγές στο Είδος Φυτοκάλυψης Αλλαγή στις Πρακτικές Διαχείρισης της Γης Αλλαγή στις Πρακτικές Διαχείρισης της Γης Αστικοποίηση Αστικοποίηση Αποδάσωση Αποδάσωση

27 HEC RAS Hydrologic Engineering Centers River Analysis System Το HEC-RAS είναι ένα από τα μοντέλα του U.S.Army Corps of Engineers Το HEC-RAS είναι ένα από τα μοντέλα του U.S.Army Corps of Engineers Κατασκευάστηκε από το Hydrologic Engineering Center (HEC) Κατασκευάστηκε από το Hydrologic Engineering Center (HEC) Είναι μοντέλο υδραυλικής ποταμού Είναι μοντέλο υδραυλικής ποταμού Είναι μοντέλο μεμονωμένου υδρολογικού γεγονότος Είναι μοντέλο μεμονωμένου υδρολογικού γεγονότος Προσομοιώνει υδατορεύματα (River Analysis System – RAS) Προσομοιώνει υδατορεύματα (River Analysis System – RAS) Φυσικά ή τεχνητά Φυσικά ή τεχνητά Μεμονωμένα ή συστήματα Μεμονωμένα ή συστήματα

28 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

29 Βήμα 1 ο – Δεδομένα Γεωμετρίας Ορισμός άξονα υδατορεύματος Ορισμός άξονα υδατορεύματος Ορισμός διατομών υδατορεύματος Ορισμός διατομών υδατορεύματος Χιλιομετρική θέση διατομής Χιλιομετρική θέση διατομής Γεωμετρία διατομής (εδάφους) Γεωμετρία διατομής (εδάφους) Από χάρτη ΓΥΣ κλίμακας 1:5000 Από χάρτη ΓΥΣ κλίμακας 1:5000 Από τοπογραφική αποτύπωση (η ιδανικότερη λύση) Από τοπογραφική αποτύπωση (η ιδανικότερη λύση) Απώλειες (manning & contraction/expansion coefficients) Απώλειες (manning & contraction/expansion coefficients) Εναλλακτικά : Εναλλακτικά : Εισαγωγή δεδομένων από ΗEC-2 Εισαγωγή δεδομένων από ΗEC-2 Εισαγωγή δεδομένων από GIS Εισαγωγή δεδομένων από GIS

30 Παράθυρο Εισαγωγής Δεδομένων Γεωμετρίας

31 Βήμα 2 ο – Συνθήκες Ροής Παροχές σχεδιασμού Παροχές σχεδιασμού Προκύπτουν από την υδρολογική μελέτη ή από ανάντη συνθήκες (π.χ. έξοδος σταθμού παραγωγής) Προκύπτουν από την υδρολογική μελέτη ή από ανάντη συνθήκες (π.χ. έξοδος σταθμού παραγωγής) Χρειάζονται μόνο οι αιχμές Χρειάζονται μόνο οι αιχμές Οριακές συνθήκες ανάλογα με το αν η ροή είναι υποκρίσιμη ή υπερκρίσιμη Οριακές συνθήκες ανάλογα με το αν η ροή είναι υποκρίσιμη ή υπερκρίσιμη Δεδομένη στάθμη νερού Δεδομένη στάθμη νερού Κρίσιμο βάθος Κρίσιμο βάθος Ομοιόμορφο βάθος Ομοιόμορφο βάθος Καμπύλη στάθμης – παροχής Καμπύλη στάθμης – παροχής

32 Αποτελέσματα Διατομές

33 Αποτελέσματα Στάθμη νερού κατά μήκος ποταμού Εκτός από στάθμη νερού απεικονίζονται επίσης : Κρίσιμα βάθη Γραμμή ενέργειας

34 Κατάρτιση Μεθοδολογικού Πλαισίου για την Εκπόνηση Χαρτών Πλημμύρας Εφαρμογή στο Ν. Αρκαδίας (HMS-RAS)  Άξονες Μεθοδολογίας Οριοθέτηση λεκάνης μελέτηςΥδρολογική προσομοίωση λεκάνης Υδραυλική προσομοίωση ποταμούΧαρτογράφηση πλημμύρας Καταιγίδα & πλημμύρα σχεδιασμού Εύρος πλημμυρικού πεδίου HEC-GeoHMSHEC-HMS HEC-GeoRAS HEC-RAS HEC-GeoRAS

35  Περιοχή μελέτης - Άνω λεκάνη Αλφειού ποταμού έκτασης 164 km 2 - Προσομοίωση περίπου 20 km ποταμού Αλφειού

36 Ψηφιακό Μοντέλο Εδάφους Κατώφλι ορισμού ρέματος Κάνναβος διευθύνσεων ροής Κάνναβος συγκεντρωτικής ροής Διανυσματικό υδρογραφικό δίκτυο Χάραξη υπολεκανών απορροής HECGeoHMS Ορισμός υπολεκανών μελέτης Εξαγωγή τοπογραφικών χαρακτηριστικών Μέγιστες κεντροβαρικές υδάτινες διαδρομές Κέντρα βάρους υπολεκανών Μέγιστες υδάτινες διαδρομές Εμβαδά υπολεκανών Τοπολογία υπολεκανών Απλοποιημένο μοντέλο κόμβων διαύλων Αρχείο Λεκάνης Απορροής Οριοθέτηση λεκάνης μελέτης Χάρτης χρήσεων γης Υδρολιθολογικός χάρτης εδαφών Απώλειες βροχής κατά SCS Συνθετικό ΜΥ Snyder + Χρονοσειρές επεισοδίων βροχόπτωσης Μετεωρολογικό Αρχείο Αρχείο Προσομοιώσεων Πλημμυρογραφήματα Σχεδιασμού Καθορισμός χρονικής διάρκειας προσομοίωσης Όμβριες Καμπύλες Μέθοδος εναλλασσόμενων τμηματικών υψών Υετόγραμμα σχεδιασμού HEC-HMS Εκτέλεση υδρολογικής προσομοίωσης Χάραξη κοίτης ποταμού Όχθες ποταμού Κύριες διευθύνσεις ροής Διατομές ποταμού Συντελεστές Manning στις διατομές (εδαφοκάλυψη) Οριζοντιογραφία, μηκοτομή και διατομές ποταμού Γεωμετρικό Αρχείο Παροχές αιχμής Μόνιμες ή μη μόνιμες συνθήκες ροής Καθορισμός οριακών συνθηκών Υδρολογικό Αρχείο Υδραυλική Προσομοίωση HEC-RAS HECGeoRAS Υδραυλική προσομοίωση Πιεζομετρικός χάρτης Χάρτης πλημμυρικών κατακλύσεων Χάρτης κινδύνων πλημμύρας Χάρτης χρήσεων γης + Χαρτογράφηση  Δόμηση Μεθοδολογίας

37 Ψηφιακό Μοντέλο Εδάφους Κάνναβος διευθύνσεων ροής Κάνναβος συγκεντρωτικής ροής Κατώφλι ορισμού ρέματος Διανυσματικό υδρογραφικό δίκτυο Χάραξη υπολεκανών απορροής HECGeoHMS Ορισμός υπολεκανών μελέτης Εξαγωγή τοπογραφικών χαρακτηριστικών Αρχείο Λεκάνης Απορροής Τοπολογία υπολεκανών Εμβαδά υπολεκανών Μέγιστες υδάτινες διαδρομές Κέντρα βάρους υπολεκανών Μέγιστες κεντροβαρικές υδάτινες διαδρομές Απλοποιημένο μοντέλο κόμβων διαύλων  Οριοθέτηση λεκάνης μελέτης Κάνναβος ανάλυσης 33m*33m

38 Ψηφιακό Μοντέλο Εδάφους Κάνναβος διευθύνσεων ροής Κάνναβος συγκεντρωτικής ροής Κατώφλι ορισμού ρέματος Διανυσματικό υδρογραφικό δίκτυο Χάραξη υπολεκανών απορροής HECGeoHMS Ορισμός υπολεκανών μελέτης Εξαγωγή τοπογραφικών χαρακτηριστικών Αρχείο Λεκάνης Απορροής Τοπολογία υπολεκανών Εμβαδά υπολεκανών Μέγιστες υδάτινες διαδρομές Κέντρα βάρους υπολεκανών Μέγιστες κεντροβαρικές υδάτινες διαδρομές Απλοποιημένο μοντέλο κόμβων διαύλων  Οριοθέτηση λεκάνης μελέτης 1= ανατολικά, 2= νοτιοανατολικά 4= νότια, 8= νοτιοδυτικά 16= δυτικά, 32= βορειοδυτικά 64= βόρεια, 128= βορειοανατολικά

39 Ψηφιακό Μοντέλο Εδάφους Κάνναβος διευθύνσεων ροής Κάνναβος συγκεντρωτικής ροής Κατώφλι ορισμού ρέματος Διανυσματικό υδρογραφικό δίκτυο Χάραξη υπολεκανών απορροής HECGeoHMS Ορισμός υπολεκανών μελέτης Εξαγωγή τοπογραφικών χαρακτηριστικών Αρχείο Λεκάνης Απορροής Τοπολογία υπολεκανών Εμβαδά υπολεκανών Μέγιστες υδάτινες διαδρομές Κέντρα βάρους υπολεκανών Μέγιστες κεντροβαρικές υδάτινες διαδρομές Απλοποιημένο μοντέλο κόμβων διαύλων  Οριοθέτηση λεκάνης μελέτης

40 Ψηφιακό Μοντέλο Εδάφους Κάνναβος διευθύνσεων ροής Κάνναβος συγκεντρωτικής ροής Κατώφλι ορισμού ρέματος Διανυσματικό υδρογραφικό δίκτυο Χάραξη υπολεκανών απορροής HECGeoHMS Ορισμός υπολεκανών μελέτης Εξαγωγή τοπογραφικών χαρακτηριστικών Αρχείο Λεκάνης Απορροής Τοπολογία υπολεκανών Εμβαδά υπολεκανών Μέγιστες υδάτινες διαδρομές Κέντρα βάρους υπολεκανών Μέγιστες κεντροβαρικές υδάτινες διαδρομές Απλοποιημένο μοντέλο κόμβων διαύλων  Οριοθέτηση λεκάνης μελέτης

41 Ψηφιακό Μοντέλο Εδάφους Κάνναβος διευθύνσεων ροής Κάνναβος συγκεντρωτικής ροής Κατώφλι ορισμού ρέματος Διανυσματικό υδρογραφικό δίκτυο Χάραξη υπολεκανών απορροής HECGeoHMS Ορισμός υπολεκανών μελέτης Εξαγωγή τοπογραφικών χαρακτηριστικών Αρχείο Λεκάνης Απορροής Τοπολογία υπολεκανών Εμβαδά υπολεκανών Μέγιστες υδάτινες διαδρομές Κέντρα βάρους υπολεκανών Μέγιστες κεντροβαρικές υδάτινες διαδρομές Απλοποιημένο μοντέλο κόμβων διαύλων  Οριοθέτηση λεκάνης μελέτης

42 Ψηφιακό Μοντέλο Εδάφους Κάνναβος διευθύνσεων ροής Κάνναβος συγκεντρωτικής ροής Κατώφλι ορισμού ρέματος Διανυσματικό υδρογραφικό δίκτυο Χάραξη υπολεκανών απορροής HECGeoHMS Ορισμός υπολεκανών μελέτης Εξαγωγή τοπογραφικών χαρακτηριστικών Αρχείο Λεκάνης Απορροής Τοπολογία υπολεκανών Εμβαδά υπολεκανών Μέγιστες υδάτινες διαδρομές Κέντρα βάρους υπολεκανών Μέγιστες κεντροβαρικές υδάτινες διαδρομές Απλοποιημένο μοντέλο κόμβων διαύλων  Οριοθέτηση λεκάνης μελέτης

43  Υδρολογική προσομοίωση λεκάνης Όμβριες Καμπύλες Μέθοδος εναλλασσόμενων τμηματικών υψών Υετόγραμμα σχεδιασμού Χάρτης χρήσεων γης Υδρολιθολογικός χάρτης εδαφών Απώλειες βροχής κατά SCS Συνθετικό ΜΥ Snyder Μετεωρολογικό Αρχείο Χρονοσειρές επεισοδίων βροχόπτωσης Αρχείο Προσομοιώσεων Καθορισμός χρονικής διάρκειας προσομοίωσης Πλημμυρογραφήματα σχεδιασμού Αρχείο Λεκάνης Απορροής Τοπολογία υπολεκανών Εμβαδά υπολεκανών Μέγιστες υδάτινες διαδρομές Κέντρα βάρους υπολεκανών Μέγιστες κεντροβαρικές υδάτινες διαδρομές Απλοποιημένο μοντέλο κόμβων διαύλων + - Υπολογισμός καταιγίδας σχεδιασμού - Υπολογισμός απωλειών βροχόπτωσης και άμεσης απορροής - Υδρολογική προσομοίωση για 6 περιόδους επαναφοράς (2,5,10,50,100,1000 έτη) Απλοποιημένο μοντέλο κόμβων - διαύλων

44  Υδρολογική προσομοίωση λεκάνης Όμβριες Καμπύλες Μέθοδος εναλλασσόμενων τμηματικών υψών Υετόγραμμα σχεδιασμού Χάρτης χρήσεων γης Υδρολιθολογικός χάρτης εδαφών Απώλειες βροχής κατά SCS Συνθετικό ΜΥ Snyder Μετεωρολογικό Αρχείο Χρονοσειρές επεισοδίων βροχόπτωσης Αρχείο Προσομοιώσεων Καθορισμός χρονικής διάρκειας προσομοίωσης Πλημμυρογραφήματα σχεδιασμού Αρχείο Λεκάνης Απορροής Τοπολογία υπολεκανών Εμβαδά υπολεκανών Μέγιστες υδάτινες διαδρομές Κέντρα βάρους υπολεκανών Μέγιστες κεντροβαρικές υδάτινες διαδρομές Απλοποιημένο μοντέλο κόμβων διαύλων + Καταιγίδα σχεδιασμού

45  Υδρολογική προσομοίωση λεκάνης Όμβριες Καμπύλες Μέθοδος εναλλασσόμενων τμηματικών υψών Υετόγραμμα σχεδιασμού Χάρτης χρήσεων γης Υδρολιθολογικός χάρτης εδαφών Απώλειες βροχής κατά SCS Συνθετικό ΜΥ Snyder Μετεωρολογικό Αρχείο Χρονοσειρές επεισοδίων βροχόπτωσης Αρχείο Προσομοιώσεων Καθορισμός χρονικής διάρκειας προσομοίωσης Πλημμυρογραφήματα σχεδιασμού Αρχείο Λεκάνης Απορροής Τοπολογία υπολεκανών Εμβαδά υπολεκανών Μέγιστες υδάτινες διαδρομές Κέντρα βάρους υπολεκανών Μέγιστες κεντροβαρικές υδάτινες διαδρομές Απλοποιημένο μοντέλο κόμβων διαύλων + Απώλειες βροχόπτωσης (κατά SCS) -Απαραίτητα δεδομένα εισόδου για τον υπολογισμό του αριθμού καμπύλης CN: - Υδρολιθικός τύπος εδαφών - Χάρτης χρήσεων γης

46  Υδρολογική προσομοίωση λεκάνης Όμβριες Καμπύλες Μέθοδος εναλλασσόμενων τμηματικών υψών Υετόγραμμα σχεδιασμού Χάρτης χρήσεων γης Υδρολιθολογικός χάρτης εδαφών Απώλειες βροχής κατά SCS Συνθετικό ΜΥ Snyder Μετεωρολογικό Αρχείο Χρονοσειρές επεισοδίων βροχόπτωσης Αρχείο Προσομοιώσεων Καθορισμός χρονικής διάρκειας προσομοίωσης Πλημμυρογραφήματα σχεδιασμού Αρχείο Λεκάνης Απορροής Τοπολογία υπολεκανών Εμβαδά υπολεκανών Μέγιστες υδάτινες διαδρομές Κέντρα βάρους υπολεκανών Μέγιστες κεντροβαρικές υδάτινες διαδρομές Απλοποιημένο μοντέλο κόμβων διαύλων + Άμεση απορροή (κατά Snyder) - χρόνος υστέρησης αιχμής - Παροχή αιχμής - Χρόνος βάσης Απαραίτητα δεδομένα εισόδου: - Μέγιστη υδάτινη διαδρομή - Μέγιστη κεντροβαρική υδάτινη διαδρομή - Κλίσεις εδάφους

47  Υδρολογική προσομοίωση λεκάνης Όμβριες Καμπύλες Μέθοδος εναλλασσόμενων τμηματικών υψών Υετόγραμμα σχεδιασμού Χάρτης χρήσεων γης Υδρολιθολογικός χάρτης εδαφών Απώλειες βροχής κατά SCS Συνθετικό ΜΥ Snyder Μετεωρολογικό Αρχείο Χρονοσειρές επεισοδίων βροχόπτωσης Αρχείο Προσομοιώσεων Καθορισμός χρονικής διάρκειας προσομοίωσης Πλημμυρογραφήματα σχεδιασμού Αρχείο Λεκάνης Απορροής Τοπολογία υπολεκανών Εμβαδά υπολεκανών Μέγιστες υδάτινες διαδρομές Κέντρα βάρους υπολεκανών Μέγιστες κεντροβαρικές υδάτινες διαδρομές Απλοποιημένο μοντέλο κόμβων διαύλων + Βροχογράφημα & πλημμυρογράφημα σχεδιασμού

48  Υδραυλική προσομοίωση Αλφειού Ψηφιακό Μοντέλο Εδάφους Πλημμυρογραφήματα Σχεδιασμού Χάραξη κοίτης ποταμού Όχθες ποταμού Κύριες διευθύνσεις ροής Διατομές ποταμού Συντελεστές Manning στις διατομές (εδαφοκάλυψη) Γεωμετρικό Αρχείο Οριζοντιογραφία, μηκοτομή και διατομές ποταμού Υδρολογικό Αρχείο Μόνιμες ή μη μόνιμες συνθήκες ροής Παροχές αιχμής Καθορισμός οριακών συνθηκών Υδραυλική Προσομοίωση HECGeoRAS - Αποτύπωση γεωμετρίας ποταμού - Επεξεργασία υδρολογικών δεδομένων - Υδραυλική προσομοίωση για 6 περιόδους επαναφοράς (2,5,10,50,100,1000 έτη)

49  Υδραυλική προσομοίωση Αλφειού Ψηφιακό Μοντέλο Εδάφους Πλημμυρογραφήματα Σχεδιασμού Χάραξη κοίτης ποταμού Όχθες ποταμού Κύριες διευθύνσεις ροής Διατομές ποταμού Συντελεστές Manning στις διατομές (εδαφοκάλυψη) Γεωμετρικό Αρχείο Οριζοντιογραφία, μηκοτομή και διατομές ποταμού Υδρολογικό Αρχείο Μόνιμες ή μη μόνιμες συνθήκες ροής Παροχές αιχμής Καθορισμός οριακών συνθηκών Υδραυλική Προσομοίωση HECGeoRAS Αποτύπωση γεωμετρίας ποταμού Χάραξη κοίτης Χάραξη διατομών

50  Υδραυλική προσομοίωση Αλφειού Ψηφιακό Μοντέλο Εδάφους Πλημμυρογραφήματα Σχεδιασμού Χάραξη κοίτης ποταμού Όχθες ποταμού Κύριες διευθύνσεις ροής Διατομές ποταμού Συντελεστές Manning στις διατομές (εδαφοκάλυψη) Γεωμετρικό Αρχείο Οριζοντιογραφία, μηκοτομή και διατομές ποταμού Υδρολογικό Αρχείο Μόνιμες ή μη μόνιμες συνθήκες ροής Παροχές αιχμής Καθορισμός οριακών συνθηκών Υδραυλική Προσομοίωση HECGeoRAS Επεξεργασία υδρολογικών δεδομένων Δεδομένα μόνιμης ροής (παροχές αιχμής) Εισαγωγή οριακής συνθήκης στα ανάντη

51  Υδραυλική προσομοίωση Αλφειού Ψηφιακό Μοντέλο Εδάφους Πλημμυρογραφήματα Σχεδιασμού Χάραξη κοίτης ποταμού Όχθες ποταμού Κύριες διευθύνσεις ροής Διατομές ποταμού Συντελεστές Manning στις διατομές (εδαφοκάλυψη) Γεωμετρικό Αρχείο Οριζοντιογραφία, μηκοτομή και διατομές ποταμού Υδρολογικό Αρχείο Μόνιμες ή μη μόνιμες συνθήκες ροής Παροχές αιχμής Καθορισμός οριακών συνθηκών Υδραυλική Προσομοίωση HECGeoRAS Εκτέλεση υδραυλικών υπολογισμών - Υπολογισμός παροχής σε κάθε τμήμα της διατομής -Υπολογισμός μέσης κινητικής ενέργειας κάθε διατομής -Υπολογισμός πιεζομετρικού βάθους σε κάθε διατομή

52  Υδραυλική προσομοίωση Αλφειού Ψηφιακό Μοντέλο Εδάφους Πλημμυρογραφήματα Σχεδιασμού Χάραξη κοίτης ποταμού Όχθες ποταμού Κύριες διευθύνσεις ροής Διατομές ποταμού Συντελεστές Manning στις διατομές (εδαφοκάλυψη) Γεωμετρικό Αρχείο Οριζοντιογραφία, μηκοτομή και διατομές ποταμού Υδρολογικό Αρχείο Μόνιμες ή μη μόνιμες συνθήκες ροής Παροχές αιχμής Καθορισμός οριακών συνθηκών Υδραυλική Προσομοίωση HECGeoRAS Εκτέλεση υδραυλικών υπολογισμών Προσομοίωση πλημμύρας σε διατομή ποταμού για 6 πλημμυρικά επεισόδια T=2

53  Υδραυλική προσομοίωση Αλφειού Ψηφιακό Μοντέλο Εδάφους Πλημμυρογραφήματα Σχεδιασμού Χάραξη κοίτης ποταμού Όχθες ποταμού Κύριες διευθύνσεις ροής Διατομές ποταμού Συντελεστές Manning στις διατομές (εδαφοκάλυψη) Γεωμετρικό Αρχείο Οριζοντιογραφία, μηκοτομή και διατομές ποταμού Υδρολογικό Αρχείο Μόνιμες ή μη μόνιμες συνθήκες ροής Παροχές αιχμής Καθορισμός οριακών συνθηκών Υδραυλική Προσομοίωση HECGeoRAS Εκτέλεση υδραυλικών υπολογισμών Προσομοίωση πλημμύρας σε διατομή ποταμού για 6 πλημμυρικά επεισόδια T=2 T=10

54  Υδραυλική προσομοίωση Αλφειού Ψηφιακό Μοντέλο Εδάφους Πλημμυρογραφήματα Σχεδιασμού Χάραξη κοίτης ποταμού Όχθες ποταμού Κύριες διευθύνσεις ροής Διατομές ποταμού Συντελεστές Manning στις διατομές (εδαφοκάλυψη) Γεωμετρικό Αρχείο Οριζοντιογραφία, μηκοτομή και διατομές ποταμού Υδρολογικό Αρχείο Μόνιμες ή μη μόνιμες συνθήκες ροής Παροχές αιχμής Καθορισμός οριακών συνθηκών Υδραυλική Προσομοίωση HECGeoRAS Εκτέλεση υδραυλικών υπολογισμών Προσομοίωση πλημμύρας σε διατομή ποταμού για 6 πλημμυρικά επεισόδια T=10 T=2 T=20 T=50 T=100

55  Υδραυλική προσομοίωση Αλφειού Ψηφιακό Μοντέλο Εδάφους Πλημμυρογραφήματα Σχεδιασμού Χάραξη κοίτης ποταμού Όχθες ποταμού Κύριες διευθύνσεις ροής Διατομές ποταμού Συντελεστές Manning στις διατομές (εδαφοκάλυψη) Γεωμετρικό Αρχείο Οριζοντιογραφία, μηκοτομή και διατομές ποταμού Υδρολογικό Αρχείο Μόνιμες ή μη μόνιμες συνθήκες ροής Παροχές αιχμής Καθορισμός οριακών συνθηκών Υδραυλική Προσομοίωση HECGeoRAS Εκτέλεση υδραυλικών υπολογισμών Προσομοίωση πλημμύρας σε διατομή ποταμού για 6 πλημμυρικά επεισόδια T=10 T=2 T=20 T=50 T=100 T=1000

56 Ψηφιακό Μοντέλο Εδάφους Αποτελέσματα υδραυλικής προσομοίωσης Πιεζομετρικός χάρτης Χάρτης πλημμυρικών κατακλύσεων Χάρτης κινδύνων πλημμύρας Χάρτης χρήσεων γης + HECGeoRAS  Χαρτογράφηση πλημμύρας Υψομετρική χάραξη της ελεύθερης επιφάνειας του ποταμού

57 Ψηφιακό Μοντέλο Εδάφους Αποτελέσματα υδραυλικής προσομοίωσης Πιεζομετρικός χάρτης Χάρτης πλημμυρικών κατακλύσεων Χάρτης κινδύνων πλημμύρας Χάρτης χρήσεων γης + HECGeoRAS  Χαρτογράφηση πλημμύρας Πιεζομετρικός χάρτης (Τ=100 έτη)

58 Ψηφιακό Μοντέλο Εδάφους Αποτελέσματα υδραυλικής προσομοίωσης Πιεζομετρικός χάρτης Χάρτης πλημμυρικών κατακλύσεων Χάρτης κινδύνων πλημμύρας Χάρτης χρήσεων γης + HECGeoRAS  Χαρτογράφηση πλημμύρας Πλημμυρική κατάκλυση (Τ=100 έτη)

59  Χαρτογραφικά προϊόντα

60

61

62

63

64

65  Συμπεράσματα χαρτογράφησης πλημμύρας - Εύρος πλημμυρικής κατάκλυσης περίπου 1-2 km 2 - Εγκάρσιο (ως προς την κοίτη) μήκος κατάκλυσης περίπου m - Μικρή αύξηση εμβαδού κατακλύσεων με την αύξηση του πλημμυρικού όγκου -> απόλυτα λογικό λόγω των σχετικά έντονων κλίσεων ένθεν και ένθεν του ποταμού

66  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.

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


Κατέβασμα ppt "Μοντέλα για την Προσομοίωση των Πλημμυρών HEC HMS HEC RAS Γιάννης Παναγόπουλος Εργαστήριο Υδρολογίας και Αξιοποίησης Υδατικών Πόρων 06 / 04 / 2011 Πλημμύρες."

Παρόμοιες παρουσιάσεις


Διαφημίσεις Google