ΚΟΙΝΟ ΣΥΝΕΔΡΙΟ ΕΥΕ-ΕΕΔΥΠ ΒΟΛΟΣ, ΜΑΙΟΥ 2009 ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΣ ΣΤΕΡΕΟΓΡΑΦΗΜΑΤΩΝ ΣΤΟ ΕΛΛΗΝΙΚΟ ΤΜΗΜΑ ΤΗΣ ΛΕΚΑΝΗΣ ΑΠΟΡΡΟΗΣ ΤΟΥ ΠΟΤΑΜΟΥ ΕΒΡΟΥ Β. ΚΙΤΣΙΚΟΥΔΗΣ ΚΑΙ Β. ΧΡΥΣΑΝΘΟΥ ΤΜΗΜΑ ΠΟΛΙΤΙΚΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΔΗΜΟΚΡΙΤΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΡΑΚΗΣ ΞΑΝΘΗ

ΕΙΣΑΓΩΓΗ §Οι μεγάλες πλημμυρικές παροχές μεταφέρουν και μεγάλες ποσότητες φερτών υλών, οι αποθέσεις των οποίων δημιουργούν πρόσθετα προβλήματα τόσο στην κοίτη των υδατορρευμάτων όσο και στις γύρω υπάρχουσες αγροτικές και κατοικημένες περιοχές. §Με τη βοήθεια ενός σύνθετου μαθηματικού μοντέλου, που δέχεται ως δεδομένο το βροχογράφημα μιας μακράς χρονικής περιόδου, μπορούν να υπολογιστούν τόσο τα υδρογραφήματα όσο και τα στερεογραφήματα σε οποιαδήποτε διατομή του θεωρούμενου ποταμού.

ΣΥΝΘΕΤΟ ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΟ ΜΟΝΤΕΛΟ ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΥ ΥΔΡΟΓΡΑΦΗΜΑΤΩΝ ΚΑΙ ΣΤΕΡΕΟΓΡΑΦΗΜΑΤΩΝ §Μοντέλο βροχής-απορροής §Μοντέλο διόδευσης υδρογραφημάτων §Μοντέλο εδαφικής διάβρωσης §Μοντέλο στερεομεταφοράς σε υδατορρεύματα

ΜΟΝΤΕΛΟ ΒΡΟΧΗΣ – ΑΠΟΡΡΟΗΣ (Soil Conservation Service, 1972) h o = (N-0.2S) 2 / (N+0.8S) h o : περίσσευμα βροχής (mm) N: ύψος βροχής (mm) S: απώλειες βροχής S = 25.4[(1000/CN)-10] CN: αριθμός καμπύλης (curve number) (εξαρτάται από την εδαφοκάλυψη, την υδρολογική ομάδα εδάφους και την προϋπάρχουσα υγρασία του εδάφους)

ΜΟΝΤΕΛΟ ΒΡΟΧΗΣ – ΑΠΟΡΡΟΗΣ (Soil Conservation Service, 1972) §Αδιάστατο μοναδιαίο υδρογράφημα SCS q p = CA / T p q p : παροχή αιχμής (m 3 /s) A: επιφάνεια υπολεκάνης (km 2 ) T p : χρόνος ανόδου (hr) C = 2.08

ΜΟΝΤΕΛΟ ΔΙΟΔΕΥΣΗΣ ΥΔΡΟΓΡΑΦΗΜΑΤΟΣ (Muskingum-Cunge, HEC-HMS, 2000) O t = C 1 I t-1 +C 2 I t +C 3 O t-1 (για το τμήμα ενός υδατορρεύματος) O t : παροχή εκροής στο χρόνο t O t-1 : παροχή εκροής στο χρόνο t-1 I t : παροχή εισροής στο χρόνο t I t-1 : παροχή εισροής στο χρόνο t-1 C 1 = [(Δt/K)+2X] / [(Δt/K)+2(1-X)] C 2 = [(Δt/K)-2X] / [(Δt/K)+2(1-X)] C 3 = [2(1-X)-(Δt/K)] / [(Δt/K)+2(1-X)] K, X: παράμετροι ροής

ΜΟΝΤΕΛΟ ΕΔΑΦΙΚΗΣ ΔΙΑΒΡΩΣΗΣ (Poesen, 1985) q rs = C(KE)r s -1 cosα q r = q rs [0.301sinα+0.019D (1-e -2.42sinα )] q rs : αποσπώμενη μάζα εδάφους ανά μονάδα επιφάνειας λόγω πρόσκρουσης των σταγόνων της βροχής (kg/m 2 ) C: συντελεστής εδαφοκάλυψης KE: κινητική ενέργεια της βροχής (J/m 2 ) r s : αντίσταση του εδάφους στην απόσπαση (J/kg) α: κλίση της εδαφικής επιφάνειας ( ο ) q r : εκτινασσόμενη μάζα εδάφους προς τα κατάντη μιας κλιτύος ανά μονάδα πλάτους λόγω πρόσκρουσης των σταγόνων της βροχής (kg/m) D 50 : διάμεση διάμετρος εδαφικών κόκκων (m)

ΜΟΝΤΕΛΟ ΕΔΑΦΙΚΗΣ ΔΙΑΒΡΩΣΗΣ q f = rq t (Nielsen et al., 1986) q f : μεταφερόμενος όγκος εδάφους από την επιφανειακή απορροή ανά μονάδα χρόνου και πλάτους [m 3 /(s m)] r: λόγος παράσυρσης (r=1 για μη συνεκτικά εδάφη, r<1 για συνεκτικά εδάφη) q t : μεταφορική ικανότητα της επιφανειακής απορροής σε φερτές ύλες ανά μονάδα χρόνου και πλάτους [m 3 /(s m)]

ΜΟΝΤΕΛΟ ΕΔΑΦΙΚΗΣ ΔΙΑΒΡΩΣΗΣ q t = [0.04(2g/f) 1/6 q 5/3 s 5/3 ] / {[(ρ s /ρ) – 1] 2 g 1/2 D 50 } (Engelund-Hansen, 1967) q t : μεταφορική ικανότητα επιφανειακής απορροής [m 3 /(s m)] g: επιτάχυνση της βαρύτητας (m/s 2 ) f: συντελεστής τριβής q: επιφανειακή απορροή ανά μονάδα πλάτους [m 3 /(s m)] s: κλίση γραμμής ενέργειας ρ s : πυκνότητα φερτών υλών (kg/m 3 ) ρ: πυκνότητα νερού (kg/m 3 )

ΜΟΝΤΕΛΟ ΕΔΑΦΙΚΗΣ ΔΙΑΒΡΩΣΗΣ §Διαθέσιμη ποσότητα φερτών υλών σε μια υπολεκάνη: (q r + q f ) §Μεταφορική ικανότητα της επιφανειακής απορροής σε φερτές ύλες: q t §Εύρεση της ποσότητας φερτών υλών που φθάνει στο κύριο υδατόρρευμα μιας υπολεκάνης: Σύγκριση των ποσοτήτων (q r +q f ) και q t

ΜΟΝΤΕΛΟ ΣΤΕΡΕΟΜΕΤΑΦΟΡΑΣ ΣΕ ΥΔΑΤΟΡΡΕΥΜΑΤΑ §Εύρεση της ποσότητας φερτών υλών που φθάνει στην έξοδο του κύριου υδατορρεύματος μιας υπολεκάνης: Σύγκριση της διαθέσιμης ποσότητας φερτών υλών στο κύριο υδατόρρευμα με τη μεταφορική ικανότητα (q FV ) του κύριου υδατορρεύματος σε φερτές ύλες q FV = q GV +q SV q FV : ολική στερεοπαροχή [m 3 /(s m)] q GV : στερεοπαροχή κοίτης [m 3 /(s m)] q SV : στερεοπαροχή αιωρούμενων φερτών υλών [m 3 /(s m)]

ΜΟΝΤΕΛΟ ΣΤΕΡΕΟΜΕΤΑΦΟΡΑΣ ΣΕ ΥΔΑΤΟΡΡΕΥΜΑΤΑ (van Rijn, 1984) q GV = 0.053(T *2.1 /D *0.3 )ρ΄ 0.5 g 0.5 D q GV : στερεοπαροχή κοίτης [m 3 /(s m)] Τ * : παράμετρος μεταφοράς D * : αριθμός Bonnefille ρ ’ : σχετική πυκνότητα φερτών υλών [(ρ s -ρ)/ρ] D 50 : διάμεση διάμετρος κόκκων κοίτης (m)

ΜΟΝΤΕΛΟ ΣΤΕΡΕΟΜΕΤΑΦΟΡΑΣ ΣΕ ΥΔΑΤΟΡΡΕΥΜΑΤΑ (van Rijn, 1984) q SV = FuhC α q SV : στερεοπαροχή αιωρούμενων φερτών υλών [m 3 /(s m)] F: συντελεστής διόρθωσης αιωρούμενου στερεοφορτίου u: μέση ταχύτητα ροής (m/s) h: βάθος ροής (m) C α : συγκέντρωση αναφοράς σε απόσταση α (m) από την κοίτη (kg/m 3 )

ΕΦΑΡΜΟΓΗ ΤΟΥ ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΟΥ ΜΟΝΤΕΛΟΥ §Ελληνικό τμήμα λεκάνης απορροής του Έβρου: 3340 km 2 §Συνολική λεκάνη απορροής του Έβρου (Βουλγαρία, Τουρκία, Ελλάδα): km 2 §Μήκος ποταμού Έβρου στην Ελλάδα: 218 km §Σημαντικότεροι παραπόταμοι του Έβρου επί ελληνικού εδάφους: Άρδας και Ερυθροπόταμος

ΕΦΑΡΜΟΓΗ ΤΟΥ ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΟΥ ΜΟΝΤΕΛΟΥ Διαίρεση της όλης λεκάνης σε 13 υπολεκάνες Απεικόνιση της λεκάνης σύμφωνα με το λογισμικό HEC-HMS

ΕΦΑΡΜΟΓΗ ΤΟΥ ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΟΥ ΜΟΝΤΕΛΟΥ Βροχογράφημα της υπολεκάνης 12 για την περίοδο Ιανουάριος 2003 – Δεκέμβριος 2007

ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΙΚΑ ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ Υδρογράφημα στην έξοδο της υπολεκάνης 12 για την περίοδο Ιανουάριος 2003 – Δεκέμβριος 2007

ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΙΚΑ ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ Στερεογράφημα στην έξοδο της υπολεκάνης 12 για την περίοδο Ιανουάριος 2003 – Δεκέμβριος 2007

ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ §Βροχογράφημα: Αρκετές αιχμές μεταξύ 30 και 50 mm (ημερήσια ύψη βροχής) §Υδρογράφημα: Αρκετές αιχμές μεταξύ 300 και 500 m 3 /s §Στερεογράφημα: Αρκετές αιχμές μεταξύ 30 και 60 kg/s