Τμήμα Τεχνολόγων Γεωπόνων Τίτλος Μαθήματος Φυσικοί και Περιβαλλοντικοί Κίνδυνοι Ενότητα 5: Πλημμύρες-Εισαγωγή-Υδρολογικός κύκλος Θεοχάρης Μενέλαος – Μυριούνης Χρήστος Αν. ΚαθηγητήςΕπ. Συνεργάτης Άρτα, Ανοιχτά Ακαδημαϊκά Μαθήματα στο ΤΕΙ Ηπείρου

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

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 ΠΛΗΜΜΥΡΕΣ  Υδρολογία είναι η μελέτη της ροής των νερών της γης μέσου του υδρολογικού κύκλου.  Ο υδρολογικός κύκλος σχετίζεται με:  τη βροχόπτωση στην επιφάνεια της γης  την εξάτμιση του νερού στην ατμόσφαιρα  την ροή του νερού από τη γη στους ωκεανούς  και τη ροή του νερού στο έδαφος και στους υπόγειους υδροφόρους ορίζοντες. ΕΙΣΑΓΩΓΗ: Ανοιχτά Ακαδημαϊκά Μαθήματα στο ΤΕΙ Ηπείρου

5 ΠΛΗΜΜΥΡΕΣ  Η μελέτη της υδρολογίας περιλαμβάνει 3 βασικά στοιχεία:  τις υδρολογικές μεθόδους (περιγράφουν τις επιστημονικές αρχές που διέπουν τα υδρολογικά φαινόμενα)  την υδρολογική ανάλυση (περιγράφει τη λειτουργία των υδρολογικών συστημάτων και προβλέπει το αποτέλεσμα)  και τον υδρολογικό σχεδιασμό (σχετίζεται με την εφαρμογή των γνώσεων που αποκτήθηκαν από τη μελέτη των υδρολογικών διαδικασιών και της ανάλυσης των περιβαλλοντικών συνιστωσών) Ανοιχτά Ακαδημαϊκά Μαθήματα στο ΤΕΙ Ηπείρου

6 ΠΛΗΜΜΥΡΕΣ  Μία σημαντική μέθοδος στη μελέτη της υδρολογίας είναι η υδρολογική μοντελοποίηση. Ένα υδρολογικό μοντέλο είναι μία προσέγγιση του πραγματικού υδρολογικού συστήματος.  Τα δεδομένα εισαγωγής και τα αποτελέσματα είναι μετρήσιμες υδρολογικές παράμετροι και η δομή του μοντέλου είναι ένα σετ από εξισώσεις που συνδέει τα εισερχόμενα με τα εξερχόμενα. Ανοιχτά Ακαδημαϊκά Μαθήματα στο ΤΕΙ Ηπείρου

7 Υδρολογικός κύκλος Ο υπολογισμός των εισροών και εκροών του νερού που απεικονίζεται στο υδρολογικό κύκλο ονομάζεται ισοζύγιο νερού. Στις 3 φάσεις -εξάτμιση, κατακρημνίσματα και απορροή- μπορεί να παρατηρηθεί:  μεταφορά νερού  προσωρινή αποθήκευση και  μεταβολή της καταστάσεως του νερού

8 Υδρολογικός κύκλος  Η Γεωλογική Υπηρεσία των ΗΠΑ (USGS) έχει διακρίνει 16 μέρη του υδρολογικού κύκλου: Αποθήκευση νερού στη θάλασσα Εξάτμιση Εξατμοδιαπνοή Εξάχνωση Νερό στην ατμόσφαιρα Συμπύκνωση Κατακρημνίσματα Αποθήκευση νερού σε πάγους και χιόνια Ανοιχτά Ακαδημαϊκά Μαθήματα στο ΤΕΙ Ηπείρου

9 Υδρολογικός κύκλος Απορροή από λιώσιμο του χιονιού Επιφανειακή απορροή Ροή σε υδατορεύματα Αποθήκευση γλυκού νερού Διήθηση Αποθήκευση υπόγειου νερού Εκφόρτιση υπόγειου νερού Πηγές Ανοιχτά Ακαδημαϊκά Μαθήματα στο ΤΕΙ Ηπείρου

10 Αποθήκευση νερού στη θάλασσα  Πολύ περισσότερο νερό από αυτό που βρίσκεται σε κίνηση στον υδρολογικό κύκλο είναι αποθηκευμένο στη θάλασσα κυρίως στους ωκεανούς.  Από τα κυβικά χιλιόμετρα του νερού στη Γη περίπου κυβικά χιλιόμετρα (το 96,5%) είναι αποθηκευμένα στους ωκεανούς.  Επίσης οι ωκεανοί παρέχουν περίπου το 88% του εξατμιζόμενου νερού που μπαίνει στον υδρολογικό κύκλο. Ανοιχτά Ακαδημαϊκά Μαθήματα στο ΤΕΙ Ηπείρου

11 Εξάτμιση  Εξάτμιση είναι η διεργασία μέσω της οποίας το νερό γίνεται από υγρό αέριο, ή αλλιώς υδρατμός, και αποτελεί το βασικό τρόπο με τον οποίο το νερό από υγρό ξαναμπαίνει στην ατμόσφαιρα και μαζί στον υδρολογικό κύκλο.  Οι ωκεανοί, οι θάλασσες, οι λίμνες και τα ποτάμια παρέχουν περίπου το 90% της υγρασίας της ατμόσφαιρας ενώ τα φυτά, μέσω της διαπνοής παρέχουν το υπόλοιπο 10%.  Η εξάτμιση από τη θάλασσα είναι ο κύριος τρόπος με τον οποίο το νερό περνά στην ατμόσφαιρα. Ανοιχτά Ακαδημαϊκά Μαθήματα στο ΤΕΙ Ηπείρου

12 Εξατμοδιαπνοή  Ορίζεται ως το νερό που διαφεύγει στην ατμόσφαιρα ως εξάτμιση από την επιφάνεια του εδάφους και ως διαπνοή από τα φύλλα των φυτών. Το νερό αυτό μπορεί να είναι υπόγειο που φτάνει στην επιφάνεια του εδάφους μέσω τριχοειδών εδαφικών σωληνίσκων και στα φύλλα των φυτών μέσω του τριχοειδούς αγγειακού συστήματος των φυτών.  Η διαπνοή είναι ουσιαστικά η εξάτμιση του νερού από τα φύλλα των φυτών. Εκτιμάται ότι περίπου 10% της υγρασίας στην ατμόσφαιρα προέρχεται από τη διαπνοή των φυτών. Ανοιχτά Ακαδημαϊκά Μαθήματα στο ΤΕΙ Ηπείρου

13 Εξάχνωση  Η εξάχνωση είναι η μετατροπή του νερού από τη στερεά μορφή του χιονιού ή του πάγου σε υδρατμό χωρίς να μεσολαβήσει η υγρή μορφή, χωρίς δηλαδή να λιώσει προηγουμένως  Η εξάχνωση πραγματοποιείται πιο εύκολα όταν υπάρχουν συγκεκριμένες καιρικές συνθήκες, όπως ξηρή ατμόσφαιρα και άνεμος.  Για να συμβεί εξάχνωση χρειάζεται να απορροφηθεί ενέργεια, όπως συμβαίνει και με την εξάτμιση, και έτσι το φαινόμενο ευνοείται από την ηλιακή ακτινοβολία Ανοιχτά Ακαδημαϊκά Μαθήματα στο ΤΕΙ Ηπείρου

14 Αποθήκευση του νερού στην ατμόσφαιρα  Τα σύννεφα είναι η πιο ορατή μορφή ατμοσφαιρικού νερού αλλά ακόμα και ο καθαρός αέρας περιέχει νερό με τη μορφή υδρατμών που δεν είναι ορατοί.  Αν όλο το νερό της ατμόσφαιρας ήταν σε υγρή μορφή τότε ο όγκος του στο σύνολο της ατμόσφαιρας, ανά πάσα στιγμή, θα ήταν περίπου κυβικά χιλιόμετρα.  Αν όλο το νερό της ατμόσφαιρας έπεφτε την ίδια στιγμή θα κάλυπτε το έδαφος με νερό σε ύψος 2,5 εκατοστών. Ανοιχτά Ακαδημαϊκά Μαθήματα στο ΤΕΙ Ηπείρου

15 Συμπύκνωση  Η συμπύκνωση είναι η διεργασία της μετατροπής του νερού από την αέρια στην υγρή μορφή. Η συμπύκνωση είναι σημαντική για τον κύκλο του νερού, διότι επιτρέπει τον σχηματισμό των σύννεφων.  Τα σύννεφα παράγουν κατακρημνίσματα (βροχή, χιόνι, χαλάζι) τα οποία είναι και ο βασικός τρόπος με τον οποίο το νερό ξαναγυρίζει στην επιφάνεια της Γης. Η συμπύκνωση είναι το αντίθετο της εξάτμισης.  Η περιεκτικότητα της ατμόσφαιρας σε νερό σε αέρια μορφή έχει ένα ανώτατο όριο, το όριο κορεσμού, το οποίο αυξάνεται με τη θερμοκρασία. Ανοιχτά Ακαδημαϊκά Μαθήματα στο ΤΕΙ Ηπείρου

16 Ανοιχτά Ακαδημαϊκά Μαθήματα στο ΤΕΙ Ηπείρου Κατακρημνίσματα Τα κατακρημνίσματα είναι η πτώση του νερού από τα σύννεφα με τη μορφή βροχής, χιονόνερου, χιονιού ή χαλαζιού. Αποτελεί τον κύριο τρόπο με τον οποίο το νερό της ατμόσφαιρας επιστρέφει στην επιφάνεια της Γης. Η συχνότερη μορφή κατακρημνισμάτων είναι η βροχή. Το ανοιχτό πράσινο χρώμα μπορεί να θεωρηθεί "έρημος". Σαφώς η Σαχάρα της Αφρικής είναι έρημος, αλλά αντίστοιχα μικρά ύψη κατακρημνισμάτων έχει και το μεγαλύτερο τμήμα της Γροιλανδίας και της Ανταρκτικής.

17 Αποθήκευση νερού σε πάγο παγετώνες και χιόνι  Το μεγαλύτερο μέρος της μάζας του πάγου στη Γη περίπου το 90%, βρίσκεται στην Ανταρκτική, ενώ οι πάγοι της Γροιλανδίας περιέχουν το υπόλοιπο 10% της παγκόσμιας μάζας πάγου. Στη Γροιλανδία το μέσο πάχος πάγου είναι μέτρα αλλά πιθανόν να μπορεί να φτάσει και τα μέτρα.  Κατά τη διάρκεια της τελευταίας εποχής των παγετώνων μεγάλο τμήμα του βόρειου ημισφαιρίου ήταν σκεπασμένο με παγετώνες. Ανοιχτά Ακαδημαϊκά Μαθήματα στο ΤΕΙ Ηπείρου

18 Απορροή  Η απορροή από το λιώσιμο του χιονιού μεταβάλλεται από εποχή σε εποχή αλλά και από χρόνο σε χρόνο. Η έλλειψη νερού αποθηκευμένου με τη μορφή χιονιού το χειμώνα μπορεί να λιγοστέψει το διαθέσιμο νερό για όλο τον υπόλοιπο χρόνο. Αυτό μπορεί να επηρεάσει τη ποσότητα διαθέσιμου νερού για άρδευση και ύδρευση.  Επιφανειακή απορροή είναι η απορροή κατακρημνισμάτων πάνω από το εδαφικό ανάγλυφο. Μέρος των κατακρημνισμάτων που πέφτουν πάνω στο έδαφος, κυλούν επιφανειακά προς τα ποτάμια, σχηματίζοντας την επιφανειακή απορροή. Ανοιχτά Ακαδημαϊκά Μαθήματα στο ΤΕΙ Ηπείρου

19 Αποθήκευση γλυκού νερού  Το επιφανειακό νερό περιλαμβάνει υδατορεύματα, λίμνες, ταμιευτήρες (τεχνητές λίμνες) και υγρότοπους γλυκού νερού.  Η ποσότητα και η θέση του επιφανειακού νερού, αλλάζει στο χρόνο και το χώρο, ως αποτέλεσμα είτε φυσικών είτε ανθρωπογενών διεργασιών.  Το γλυκό νερό είναι σχετικά σπάνιο στην επιφάνεια της Γης. Μόνο το 3% του νερού του πλανήτη είναι γλυκό ενώ όλες οι λίμνες και τα έλη μαζί περιέχουν μόνο το 0,29% του γλυκού αυτού νερού. Ανοιχτά Ακαδημαϊκά Μαθήματα στο ΤΕΙ Ηπείρου

20 Αποθήκευση γλυκού νερού  Το επιφανειακό νερό περιλαμβάνει υδατορεύματα, λίμνες, ταμιευτήρες (τεχνητές λίμνες) και υγρότοπους γλυκού νερού.  Η ποσότητα και η θέση του επιφανειακού νερού, αλλάζει στο χρόνο και το χώρο, ως αποτέλεσμα είτε φυσικών είτε ανθρωπογενών διεργασιών.  Το γλυκό νερό είναι σχετικά σπάνιο στην επιφάνεια της Γης. Μόνο το 3% του νερού του πλανήτη είναι γλυκό ενώ όλες οι λίμνες και τα έλη μαζί περιέχουν μόνο το 0,29% του γλυκού αυτού νερού. Ανοιχτά Ακαδημαϊκά Μαθήματα στο ΤΕΙ Ηπείρου

21 Ανοιχτά Ακαδημαϊκά Μαθήματα στο ΤΕΙ Ηπείρου Διήθηση  Τμήμα του νερού που πέφτει ως βροχή ή χιόνι διηθείται μέσα στο έδαφος. Η ποσότητα του νερού που διηθείται εξαρτάται από έναν αριθμό παραγόντων.  Η διήθηση των κατακρημνισμάτων που πέφτουν πάνω στους πάγους της Γροιλανδίας μπορεί να είναι πολύ μικρή ενώ αντίθετα στην περίπτωση ενός υδατορεύματος που χάνεται μέσα σε μια σπηλιά όλο το νερό γίνεται κατευθείαν υπόγειο νερό.

22 Αποθήκευση υπόγειου νερού  Η ζωή στη Γη βασίζεται στο υπόγειο νερό όπως και στο επιφανειακό.  Μεγάλες ποσότητες νερού βρίσκονται αποθηκευμένες κάτω από την επιφάνεια του εδάφους. Το νερό αυτό συνεχίζει να κινείται, αν και συνήθως με πολύ μικρή ταχύτητα, και συνεχίζει να αποτελεί μέρος του υδρολογικού κύκλου.  Το περισσότερο υπόγειο νερό προέρχεται από διήθηση κατακρημνισμάτων. Ανοιχτά Ακαδημαϊκά Μαθήματα στο ΤΕΙ Ηπείρου

23 Εκφόρτιση υπόγειου νερού  Το νερό που εισχωρεί στο έδαφος, ένα μέρος κινείται κοντά στην επιφάνεια και ξαναβγαίνει γρήγορα με τη μορφή απορροής προς τα υδατορεύματα, υπό την επίδραση της βαρύτητας. Όμως ένα άλλο μεγάλο μέρος συνεχίζει τη πορεία του προς βαθύτερα στρώματα.  Η κατεύθυνση και η ταχύτητα του υπόγειου νερού καθορίζεται από τα χαρακτηριστικά των υδροφορέων και των στρωμάτων περιορισμού. Ανοιχτά Ακαδημαϊκά Μαθήματα στο ΤΕΙ Ηπείρου

24 Πηγές  Όταν ένας υδροφορέας γεμίζει τόσο ώστε το νερό να υπερχειλίσει προς την επιφάνεια του εδάφους δημιουργούνται πηγές όπου: Το μέγεθος τους κυμαίνεται από μικρές πηγές που ενεργοποιούνται μόνο μετά από δυνατές βροχές μέχρι τεράστιες πηγές που λειτουργούν σε μόνιμη βάση και βγάζουν χιλιάδες κυβικά μέτρα νερού ανά ημέρα. Το νερό τους είναι συνήθως διαυγές. Οι θερμές πηγές είναι κανονικές πηγές το νερό των οποίων είναι όμως ζεστό. Θερμές πηγές υπάρχουν σε πολλά μέρη και μπορούν κάλλιστα να συνυπάρχουν με παγόβουνα. Ανοιχτά Ακαδημαϊκά Μαθήματα στο ΤΕΙ Ηπείρου

25 Παγκόσμια κατανομή νερού  Από τα συνολικά εκατομμύρια κυβικά χιλιόμετρα του νερού στη Γη περισσότερο από 96% είναι αλμυρό ενώ το 68% του γλυκού νερού είναι δεσμευμένο σε πάγο και παγετώνες. Επίσης, ένα 30% του γλυκού νερού βρίσκεται σε υπόγειους υδροφορείς.  Το επιφανειακό γλυκό νερό που βρίσκεται σε ποτάμια και λίμνες είναι συνολικά κυβικά χιλιόμετρα και αντιπροσωπεύει περίπου το 1/150 του 1% του συνολικού νερού στη Γη. Ανοιχτά Ακαδημαϊκά Μαθήματα στο ΤΕΙ Ηπείρου

26 Παράμετροι που επηρεάζουν την εμφάνιση πλημμυρών  Η ένταση της βροχόπτωσης και η διάρκειά της.  Το εμβαδόν και το γεωμετρικό σχήμα της λεκάνης απορροής.  Η γεωλογική σύσταση και η μορφολογία της περιοχής.  Η επέμβαση του ανθρώπου με διάφορα έργα (διευθετήσεις ποταμο-χειμάρρων, κατασκευή φραγμάτων, οδικών αξόνων, γεφυρών, τεχνητών τάφρων κ.λπ.).  Το είδος βλάστησης, καλλιέργειες. Ανοιχτά Ακαδημαϊκά Μαθήματα στο ΤΕΙ Ηπείρου

27 Παράμετροι που επηρεάζουν την εμφάνιση πλημμυρών και δεν σχετίζονται με την ένταση του γεγονότος βροχόπτωσης:  Ο δραστικός περιορισμός της κοίτης των ρευμάτων στις οικιστικές περιοχές.  Ο φραγμός των κοιτών από τη δόμηση, την απόρριψη αδρανών υλικών ή και την άστοχη κατασκευή τεχνικών έργων.  Η καταστροφή των δασών από τις πυρκαγιές και την αποψίλωση.  Η μείωση της κατείσδυσης και η παράλληλη αύξηση της επιφανειακής απορροής.  Η άστοχη κατασκευή «αντιπλημμυρικών έργων». Ανοιχτά Ακαδημαϊκά Μαθήματα στο ΤΕΙ Ηπείρου

28 Πλημμυρική απορροή  Ως πλημμυρική απορροή χαρακτηρίζεται η απορροή εκείνη η οποία κατά το μέγιστο αυτής μέρος συνίσταται από τα νερά της άμεσης απορροής και κυρίως από εκείνα της επιφανειακής απορροής.  Οι πλημμυρικές απορροές αποτελούν το άμεσο επακόλουθο εντόνων βροχοπτώσεων χαρακτηρίζονται από σχετικώς υψηλές εντάσεις (δηλαδή μεγάλες παροχές) και η διάρκειά τους κυμαίνεται συνήθως από λίγες ώρες μέχρι λίγες μέρες. Ανοιχτά Ακαδημαϊκά Μαθήματα στο ΤΕΙ Ηπείρου

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

Σημείωμα Αναφοράς Copyright Τεχνολογικό Ίδρυμα Ηπείρου.. Έκδοση: 1.0, Διαθέσιμο από τη δικτυακή διεύθυνση: Ανοιχτά Ακαδημαϊκά Μαθήματα στο ΤΕΙ Ηπείρου

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». [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

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