Οριοθέτηση υδατορρέματος μικρής λεκάνης απορροής χωρίς υδρομετρήσεις με τη χρήση σύγχρονων μεθόδων.:
Creators: name: Πουρναρά, Ευαγγελία Κωνσταντίνου
Publisher: name: Aristotle University of Thessaloniki
Year: 2011
Subjects: Υδατόρρεμα
Λεκάνη απορροής
Οριοθέτηση
River
Watershed
Bounding

description: Η παρούσα μεταπτυχιακή διατριβή, πραγματοποιήθηκε στα πλαίσια του Προγράμματος Μεταπτυχιακών Σπουδών «Τεχνικές και Μέθοδοι στην Ανάλυση, Σχεδίαση και Διαχείριση του Χώρου» του Τμήματος Αγρονόμων και Τοπογράφων Μηχανικών, του Αριστοτελείου Πανεπιστημίου Θεσσαλονίκης, στην ειδίκευση «Οργάνωση και Διαχείριση Πόρων και Έργων Ανάπτυξης» και έχει τίτλο “Οριοθέτηση υδατορρέματος μικρής λεκάνης απορροής χωρίς υδρομετρήσεις με τη χρήση σύγχρονων μεθόδων”. Η διατριβή ολοκληρώθηκε με την επίβλεψη του Καθηγητή του Τμήματος Αγρονόμων και Τοπογράφων Μηχανικών κ. Σταύρου Γιαννόπουλου, που είχε την κύρια ευθύνη και του Επίκουρου Καθηγητή του ιδίου τμήματος κ. Χρήστου Ευαγγελίδη. Αντικείμενο της παρούσας διατριβής αποτελεί η οριοθέτηση υδατορρέματος της Δ.Ε. Θέρμης του Δήμου Θέρμης με τη βοήθεια των λογισμικών ArcGIS της ESRI και River Modelling System for AutoCAD της Boss. Συγκεκριμένα, παρουσιάζονται τα λογισμικά, που χρησιμοποιήθηκαν για την εκπόνηση της εργασίας: (α) ArcGIS της ESRI και (β) River Modelling System for AutoCAD της BOSS, με τη βοήθεια του οποίου πραγματοποιήθηκε η υδρολογική προσομοίωση της ροής, και αναλύονται οι δυνατότητες, οι λειτουργίες και οι τρόποι εφαρμογής τους. Επίσης, περιγράφονται αναλυτικά οι υδρολογικοί υπολογισμοί, που βασίζονται στο υδρογράφημα σχεδιασμού της λεκάνης απορροής, εξαιτίας της έλλειψης υδρομετρήσεων στην περιοχή μελέτης, και οι παρεμβάσεις που προτείνονται για το υπό μελέτη υδατόρρεμα. Όσον αφορά στα λογισμικά ArcGIS της ESRI και Boss RMS River Modelling System for AutoCAD αναλύεται εκτενώς ο τρόπος λειτουργίας τους μέσα από τη διαδικασία που ακολουθήθηκε προκειμένου να εξαχθούν τα αποτελέσματα της παρούσας εργασίας. Επιπλέον, περιγράφονται μερικές από τις πλέον κοινές μεθόδους υπολογισμού της παροχής σχεδιασμού, καθώς και η μέθοδος που χρησιμοποιήθηκε στην παρούσα εργασία. Επίσης, περιγράφονται οι ισχύουσες ελληνικές τεχνικές προδιαγραφές μελετών υδραυλικών έργων, όπως αυτές καθορίζονται στο τμήμα Δ! του 696/1974 Π. Δ/τος (ΦΕΚ 301/τ. Α./8.10.1974) και περιγράφονται στα άρθρα 177-194 αυτού. Βάση για τους υπολογισμούς αποτέλεσε ο προσδιορισμός των βασικών χαρακτηριστικών της λεκάνης απορροής, που ξεκινά με την χάραξη του υδροκρίτη και του υδρογραφικού δικτύου και ολοκληρώνεται με τον προσδιορισμό της υψομετρικής πληροφορίας. Συγκεκριμένα, υπολογίζονται το εμβαδόν της λεκάνης, οι κλίσεις εδάφους, το μήκος και η κλίση του κυρίου υδατορρέματος, τα μήκη των κόμβων του υδρογραφικού δικτύου, τα μέγιστα και ελάχιστα υψόμετρα του κυρίου υδατορρέματος και της λεκάνης απορροής, καθώς και πλήθος άλλων παραμέτρων που εξάγονται με βάση τα παραπάνω στοιχεία. Τα υψόμετρα αυτά προέκυψαν από το Ψηφιακό Μοντέλο Εδάφους, που δημιουργήθηκε με βάση τις διαθέσιμες ισοϋψείς καμπύλες. Στη συνέχεια, ακολούθησαν οι υδρολογικοί υπολογισμοί για να εκτιμηθεί η παροχή αιχμής (παροχή σχεδιασμού). Το πρόβλημα της έλλειψης υδρομετρήσεων αντιμετωπίστηκε με δημιουργία συνθετικών βροχοπτώσεων και πλημμυρογραφημάτων σχεδιασμού. Σύμφωνα με σχετικές οδηγίες για την οριοθέτηση ρεμάτων του ΥΠΕΧΩΔΕ, χρησιμοποιήθηκε η σχέση I-D-F για περίοδο επαναφοράς πλημμύρας σχεδιασμού ίση με 50 έτη. Ο υπολογισμός της παροχής σχεδιασμού έγινε με βάση τα υδρογραφήματα πλημμύρας σχεδιασμού. Αρχικά, έγινε κατανομή της βροχής σχεδιασμού με τη μέθοδο των εναλλασσομένων υψών βροχής και υπολογίστηκε η καθαρή (περίσσεια) βροχή με βάση τη μέθοδο του απορροϊκού συντελεστή CN της S.C.S. Στη συνέχεια, έγινε ο προσδιορισμός των συνθετικών μοναδιαίων υδρογραφημάτων της S.C.S στο υπό μελέτη υδατόρρεμα και υπολογίστηκαν τα πλημμυρογραφήματα σχεδιασμού για βροχές (σχεδιασμού) διάρκειας 3, 6, 12 και 24 hrs με βάση τα συνθετικά μοναδιαία υδρογραφήματα της S.C.S. Για την εκτέλεση της προσομοίωσης της ροής στο υπό μελέτη υδατόρρεμα και την εν συνεχεία οριοθέτησή του, χρησιμοποιήθηκε ως παροχή σχεδιασμού, η μέγιστη παροχή που προέκυψε από τα πλημμυρογραφήματα σχεδιασμού και η οποία αντιστοιχεί σε βροχή διάρκειας 24 hrs. Σε επόμενο βήμα, έγινε η προσομοίωση της ροής και η οριοθέτηση του υπό μελέτη υδατορρέματος με το λογισμικό River Modelling System for AutoCAD της Boss, με τη βοήθεια του εργαλείου ανάλυσης HEC-RAS. Ως υπόβαθρο, σε αυτό το σημείο της εργασίας, χρησιμοποιήθηκε η αποτύπωση πεδίου, που έγινε από την εταιρία ΓΑΙΑ Α.Ε. Μελετών για τη μελέτη διευθέτησης ρεμάτων περιοχής επέκτασης Δ.Δ. Θέρμης, η οποία περιείχε ικανή πληροφορία για να ληφθούν οι κατά πλάτος τομές, με σχεδόν ομοιόμορφη κατανομή, στις οποίες εξετάστηκε το ύψος της ροής. Στη συνέχεια, έγινε η προσομοίωση της ροής με τη βοήθεια του εργαλείου ανάλυσης HEC-RAS του λογισμικού Boss RMS River Modelling System for AutoCAD και η σχεδίαση των κατά πλάτος τομών που ορίστηκαν. Τα αποτελέσματα της ανάλυσης ανέδειξαν την αδυναμία ορισμένων διατομών παροχέτευσης της πλημμυρικής ροής, ορισμένες από τις οποίες χρήζουν ενίσχυσης, ενώ αρκετές παρουσιάζουν ικανοποιητική παροχετευτικότητα. Όσον αφορά στη μηκοτομή του αγωγού, παρουσιάζει ορισμένες εξάρσεις του εδάφους. Τέλος, προκειμένου για την επίτευξη της οριοθέτησης του υπό μελέτη υδατορρέματος, η παραπάνω διαδικασία επαναλήφθηκε, λαμβάνοντας υπόψη τα χαρακτηριστικά των πλημμυρών, αλλά και μία σειρά αντιπλημμυρικών μέτρων που προτείνονται. Στα μέτρα αυτά συμπεριλαμβάνονται η εκβάθυνση και διαπλάτυνση της κοίτης του ρέματος, τα έργα επένδυσης του εδάφους των πρανών και του πυθμένα, η διαμόρφωση της μηκοτομής με ενιαίες και ομαλές κλίσεις, η τοποθέτηση αναχωμάτων και ο συνεχής καθαρισμός της κοίτης, έτσι ώστε να έχουν όλες οι διατομές τη δυνατότητα παροχέτευσης της παροχής σχεδιασμού.
description: The present thesis was realized during the Postgraduate Studies “Techniques and Methods in the Area Analysis, Planning and Management”, in the Rural and Surveying Engineering Department, Polytechnic Faculty, Aristotle University of Thessaloniki, in the Specialization “Resources and Development Projects Management”, titled "Bounding of a river of small watershed without rainfall records using synchronous methods". The project was elaborated under the supervision of the Professor of the Department of Rural and Surveying Engineering Mr. Stavros Yannopoulos, who had the main responsibility of the project, and the Assistant Professor of the same Department Mr. Christos Evangelidis. The subject of the present thesis is the bounding of a river in Municipality Entity of Thermi, using the programs ESRI’ s ArcGIS and Boss’ River Modelling System for AutoCAD. Especially, are presented the software that were used for the elaboration of the thesis: (a) the ESRI’s ArcGIS and (b) Boss’ River Modelling System (RMS) for AutoCAD, which was used for the simulation of flow and there are analyzed the capabilities, the functions and the application ways of this software. There are also described in detail the hydrologic calculations, which are based on the design hydrograph of the watershed, due to lack of rainfall records in the studied area and the changes that are suggested for the studied river. As far as ESRI’ s ArcGIS and Boss’River Modelling System for AutoCAD are concerned, it is delineated in brief how they work, inside the procedure that was followed to extract the results of the present thesis. Furthermore, there are described some of the most common methods for calculating the design flow and the methodology used in this thesis. What is more, the current Greek Technical Specifications, on which the studies of hydraulic works are based in Greece, are described, as they are determined at part D! of the 696/1974 Greek-law and outlined at the articles 177-194. The calculations are based on the determination of the watershed basic characteristics, which begins with watershed and river system’s draw and is completed after the determination of the altitudinal information. Specifically, the area of the basin, the incline, the length and slope of the main river, the lengths of the nodes of the drainage network, the maximum and minimum elevation of the main river and basin, and many other parameters exported this basis. The elevations were derived from the Digital Terrain Model, created based on the available contours. Then, followed the hydrological calculations in order to calculate the peak flow (design flow). The lack of rainfall records metering was treated by creation of synthetic rains and design flood hydrographs. Τhe equations I-D-F for flood planning return period equal to 50 years was used, according to corresponding guidelines given by PWA. The calculation of the peak charge was based on design flood hydrographs. Initially, distribution of rainfall was designed by the method of alternate rainfalls and the planning rain was computed based on the method of the SCS runoff CN. Thereafter, the synthetic determination of unit hydrographs was done applying the S.C.S. method on the studied river and design flood hydrographs were calculated for rain times t = 3,6, 12 και 24 hrs based on synthetic unit hydrographs of the method of the SCS. For the simulation of flow and the subsequent bounding of the studied river, it was used as planning flow, the maximum flow that resulted from the design flood hydrographs, which corresponds to rain time of 24 hrs. In the next step, there was executed the simulation of the studied flow with the software Boss River Modelling System for AutoCAD, using the analysis tool HEC-RAS. The cartographic setting for this section of work, was used the the survey of the field, that was created by the study company GAIA SA, which contained sufficient information to take in the cross-sections, with nearly uniform distribution, in which the flow height was examined. Thereafter, the simulation was run with the help of the analysis tool HEC-RAS of the software Boss RMS River Modelling System for AutoCAD and the analysis results were designed on the cross-sections that had been defined, and the general plan of the study, too. The analysis results revealed some cross-sections that weren’t able to receive the planning charge, some which need strengthening, while several presented drainage capacity. As far as the longitudinal section of the river, it presents some prominences of the ground. Finally, in order to achieve the bounding of the studied river, the procedure mentioned above was repeated, taking into consideration as much the floods’ characteristics, as the needed flood protection measures proposed. The decided measures include the dredging and widening of the riverbed, the operations of encompassment of the banks and riverbed, the configuration of the length section with uniform and mild inclinations, the construction of levees and the regular clean of the river banks, so that all the cross-sections can receive the planning charge.