Εκτίμηση της πλημμυρικής επικινδυνότητας στη λεκάνη του Γαλλικού πόταμου με τη χρήση του κώδικα HEC-RAS
Creators: name: Τσιτρούλης, Ιωάννης Δημητρίου
Publisher: name: Aristotle University of Thessaloniki
Year: 2015
Subjects: Κίνδυνος πλημμύρας
Τρωτότητα
Διαχείριση πλημμύρας
Flood hazard
Vulnerability
Flood management

description: Αντικείμενο της παρούσας μεταπτυχιακής εργασίας είναι η ανάπτυξη ενός ολοκληρωμένου μεθοδολογικού πλαισίου για τη δημιουργία μοντέλων πρόβλεψης πλημμυρικών φαινομένων και την εκπόνηση χαρτών πλημμυρικής επικινδυνότητας, μέσω της αξιοποίησης των υπολογιστικών δυνατοτήτων ειδικών λογισμικών επεξεργασίας και οπτικοποίησης της υδρολογικής, υδραυλικής και γεωγραφικής πληροφορίας. Πιο συγκεκριμένα, η μεθοδολογία εκπόνησης των χαρτών πλημμυρικής επικινδυνότητας βασίστηκε στην υδρολογική προσομοίωση της λεκάνης απορροής με τη χρήση του ειδικού υδρολογικού λογισμικού HEC – HMS 3.5 και στην υδραυλική προσομοίωση της, με το ειδικό λογισμικό υδραυλικής προσομοίωσης ροής ανοικτών αγωγών HEC – RAS 4.1. Για την ενδιάμεση επεξεργασία και την οπτικοποίηση των αποτελεσμάτων υπό μορφή χαρτών, χρησιμοποιήθηκε το σύστημα γεωγραφικών πληροφοριών Arc – GIS 10.2.2. Η ροή εργασίας διακρίνεται στα εξής βήματα: 1. Επεξεργασία πρωτογενών δεδομένων (Ψηφιακό μοντέλο εδάφους, τοπογραφικοί χάρτες, γεωλογικοί χάρτες, χάρτες κάλυψης Γης, υδρολογικά δεδομένα κλπ.) 2. Υδρολογική προσομοίωση λεκάνης απορροής (Καταιγίδα σχεδιασμού, δημιουργία και εξαγωγή συνθετικών μοναδιαίων υδρογραφημάτων για περίοδο επαναφοράς 50 και 100 έτη, κλπ.) 3. Γεωμετρική επεξεργασία και προσομοίωση της κοίτης (Καθορισμός της υπό μελέτης περιοχής και δημιουργία διατομών) 4. Υδραυλική προσομοίωση της ροής του νερού κατά μήκος της κοίτης σε συνθήκες μόνιμης και μη μόνιμης ροής. 5. Σύνθεση πλημμυρικών χαρτών 6. Προτάσεις για αντιμετώπιση των προβλημάτων. Η περιοχή που εξετάστηκε, είναι μέρος της λεκάνης απορροής του Γαλλικού ποταμού της Κεντρικής Μακεδονίας, με μήκος κύριου κλάδου 50,36 km και συνολικό εμβαδό 841 km2. Ως πρωτογενή δεδομένα χρησιμοποιήθηκαν το ψηφιακό μοντέλο εδάφους (DEM) το οποίο μας παραχώρησε η ΚΤΗΜΑΤΟΛΟΓΙΟ Α. Ε. για την εκπόνηση της εργασίας αυτής, ψηφιακοί γεωλογικοί χάρτες του ΙΓΜΕ, ψηφιακοί τοπογραφικοί χάρτες της ΓΥΣ και ψηφιακοί χάρτες κάλυψης γης από το CORINE 2000. Λόγω έλλειψης βροχομετρικών δεδομένων, χρησιμοποιήθηκαν όμβριες καμπύλες από το βροχομετρικό σταθμό Άνω Θεοδωράκι – Ν. Κιλκίς με σκοπό την όσο το δυνατόν πιο προσεγγιστική εκτίμηση του υδρολογικού καθεστώτος της περιοχής. Εξάλλου, η ακριβής υδρολογική μελέτη δεν ήταν ο βασικός σκοπός της παρούσας εργασίας αλλά η τυποποίηση της μεθόδου κατασκευής πλημμυρικών χαρτών και μοντέλων πρόβλεψης πλημμυρικών φαινομένων μέσω της εκτίμησης των πιθανών ζωνών πλημμύρας στα διάφορα ακραία σενάρια επαναφοράς του φαινομένου. Η υδρολογική προσομοίωση εξετάστηκε με τρείς διαφορετικές μεθόδους υπολογισμού άμεσης απορροής (SCS, Clark, Snyder) σε κάθε υπολεκάνη και έδωσε δύο υδρογραφήμματα για την κάθε περίοδο επαναφοράς (50 και 100 έτη). Αφού επιλέχθηκε το δυσμενέστερο σενάριο δηλαδή το υδρογράφημα που δίνει την μεγαλύτερη παροχή, υπολογίστηκε η μέγιστη παροχή με χρήση διάφορων εμπειρικών τύπων (Fuller, Vallentini, Klement κ.α.) και ακολούθησε η γεωμετρική επεξεργασία της λεκάνης μέσω της επεξεργασίας των διατομών και της οριοθέτησης όχθεων. Στη συνέχεια, έγινε η υδραυλική προσομοίωση της ροής σε συνθήκες μόνιμης και μη μόνιμης ροής με τη χρήση των αποτελεσμάτων των εμπειρικών τύπων και των υδρογραφημάτων αντίστοιχα για κάθε είδους ροή και το εξαγόμενο αποτέλεσμα ήταν ο υπολογισμός των υδραυλικών χαρακτηριστικών της ροής (πχ. ύψος νερού, παροχή, κλπ.) κατά μήκος της κοίτης για κάθε σενάριο. Με αυτά τα δεδομένα, πραγματοποιήθηκε η οριοθέτηση των πιθανών ζωνών πλημμύρας, η εκτίμηση της τρωτότητας των οικισμών εκατέρωθεν της κοίτης στα διάφορα πλημμυρικά σενάρια και τέλος, ακολούθησε η τελική σύγκριση της τρωτότητας των οικισμών σε συνθήκες μόνιμης και μη μόνιμης ροής.
description: The purpose of this thesis, entitled Flood risk assessment in Gallikos river basin using HEC-RAS code, is the development of an integrated methodology which targets in the creation of several flood inundation maps, through the use of hydroinformatics. The methodology of mapping procedure it is based on the hydrologic simulation using the HEC-HMS 3.5 hydrologic software and the hydraulic simulation using HEC-RAS 4.1 hydraulic software for open channels’ flow. For the data mense processing and the visualization of results was also used the ArcGIS 10.2.2 software. The structure of thesis is divided into several parts such as collection and processing of initial data, hydrologic simulation of the river basin (design storms, hydrographs for 50 and 100 years return period, etc.), channel’s geometric processing, hydraulic simulations of the river flow along the channel in steady and unsteady flow conditions, creation of flood maps and flood forecast models for the area and also conclusions and proposals for flood event protection in the area. The study area is part of the Gallikos river basin located in central Macedonia with river length 50,36 Km and 841 km2 acreage. The Digital Elevation Model (DEM) which used to accomplish this thesis, it’s high resolution DEM provided by the National Cadastre &amp; Mapping Agency S.A. The digital geologic maps were provided by the Institute of Geology &amp; Mineral Exploration and the land cover/use maps (CORINE 2000) taken from the European Environment Agency. Due to the lack of rainfall measurements, the data which used are IDF curves from the meteorological station Ano Theodoraki (District of Kilkis town), aiming to the most approachable evaluation of the hydrologic conditions of the region. Besides, the exact study of the hydrologic conditions was not the primary issue of this thesis, but only the standardization of methodology for creating different flood maps and flood forecasting models based on different return periods and assessing the flood hazard and vulnerability on several regions both sides of the river, which are exposed to these extreme flood events. The hydrologic simulation inspected with three different unit hydrograph methods at every subbasin (SCS, Clark, Snyder), in two return periods (50 and 100 years). Subsequently, the unfavorable scenario was chosen for both return periods and then, the discharge also calculated with several empirical formulas (such as Fuller, Vallentini, Klement etc.). The next step was the geometry processing, through the creation of cross sections and the definition of banks and overbanks. Afterwards, the hydraulic simulation accomplished with the use of the unit hydrographs on unsteady flow conditions, and also on steady flow conditions with the use of the empirical formulas. The result was the calculation of the hydraulic characteristics of the flow along the river, such as water depth and the range of the floodplain. Finally, using these data the likely flood zones were estimated, the desired flood hazard maps and the flood forecast models constructed, and also followed the comparison in settlements’ vulnerability among these extreme phenomena based on the return periods.