Μοντέλα προσδιορισμού πλημμυρογραφημάτων:
Creators: name: Παπαλεξίδης, Μελάνθιος Γεωργίου
Publisher: name: Aristotle University of Thessaloniki
Year: 2012
Subjects: Μοντέλα βροχής-απορροής
Πλημμυρογράφημα
Νεστόριο
Rainfall-runoff models
Flood hydrograph
Nestorio

description: Αντικείμενο της παρούσας μεταπτυχιακής διατριβής είναι η εφαρμογή μοντέλων βροχής – απορροής για τον προσδιορισμό των πλημμυρογραφημάτων, η συγκριτική ανάλυση τους με τα παρατηρημένα υδρογραφήματα και εν συνεχεία η αξιολόγηση των επιλεχθέντων υδρολογικών μοντέλων. Η έρευνα πραγματοποιήθηκε στην λεκάνη απορροής του Νεστορίου του νομού Καστοριάς, εμβαδού 256,62 km2, η οποία αποτελεί υπολεκάνη του δυτικού κλάδου του ποταμού Αλιάκμονα. Στην έξοδο της λεκάνης λειτουργεί υδρομετρικός σταθμός της ΔΕΗ που έχει καταγράψει σημαντικό αριθμό πλημμυρικών περιστατικών. Συνολικά επιλέχθηκαν εννέα επεισόδια βροχής με τα αντίστοιχα καταγεγραμμένα υδρογραφήματα πλημμύρας. Τα μοντέλα που χρησιμοποιήθηκαν, ανήκουν στην κατηγορία των εμπειρικών ή μαύρου κουτιού και συγκεκριμένα είναι τa συνθετικά μοναδιαία υδρογραφήματα της SCS και της Sierra Nevada. Η μέθοδος της SCS εφαρμόσθηκε δύο φορές. Στην πρώτη περίπτωση ο χρόνος υστέρησης του συνθετικού μοναδιαίου υδρογραφήματος υπολογίσθηκε με βάση τον τύπο του Snyder, ενώ στη δεύτερη περίπτωση έγινε χρήση του τύπου υστέρησης της SCS. Η εκτίμηση της ενεργού βροχόπτωσης έγινε με την μέθοδο του απορροϊκού συντελεστή CN( Curve Number) της SCS, για προηγούμενη υγρασιακή κατάσταση τύπου III που αντιστοιχεί στις πλημμυρικές απορροές. Στη συνέχεια υπολογίσθηκαν τα συνθετικά πλημμυρογραφήματα κάθε μεθόδου και συγκρίθηκαν με τα παρατηρημένα. Επίσης εφαρμόσθηκαν τρία κριτήρια απόδοσης υδρολογικών μοντέλων. Αυτά ήταν το σχετικό σφάλμα, ο δείκτης Nash – Suitcliffe και ο δείκτης συμφωνίας d (Index of agreement). Απο την έρευνα προέκυψε οτι η μέθοδος του απορροϊκού συντελεστή CN κατάφερε να εκτιμήσει το απορροϊκό ύψος βροχής πλησίον του μετρημένου μόνο σε τρία επεισόδια. Τα πλημμυρογραφήματα της τροποποιημένης μεθόδου της SCS προσομοίωσαν ικανοποιητικά την παροχή αιχμής σε τέσσερα απο τα εννέα επεισόδια, υπερεκτίμησαν τον χρόνο αιχμής ενώ ο όγκος της άμεσης απορροής προσομοιώθηκε επιτυχώς σε δύο επεισόδια. Τα συνθετικά πλημμυρογραφήματα της Sierra Nevada προσομοίωσαν το σχήμα των παρατηρημένων υδρογραφημάτων στα πέντε απο τα εννέα επεισόδια, σύμφωνα με τα αποτελέσματα των στατιστικών δεικτών. Επίσης παρείχαν καλή προσομοίωση του χρόνου αιχμής ενώ οι μετρημένες παροχές αιχμής προσδιορίσθηκαν σε ικανοποιητικό βαθμό. Η συνολική απόδοση των συνθετικών πλημμυρογραφημάτων της SCS ήταν πάρα πολύ χαμηλή. Μέσω της οπτικής και στατιστικής σύγκρισης διαπιστώθηκε αδυναμία στην προσομοίωση των παρατηρημένων τιμών παροχής αιχμής, χρόνου αιχμής, όγκου άμεσης απορροής καθώς επίσης και της μορφής του μετρημένου υδρογραφήματος. Συμπερασματικά, το μοντέλο της Sierra Nevada προσαρμόζεται καλύτερα στην εκτίμηση του πλημμυρογραφήματος και μπορεί να εφαρμοσθεί σε ορεινές λεκάνες απορροής χωρίς υδρομετρήσεις με την προϋπόθεση οτι έχει εκτιμηθεί αξιόπιστα το απορροϊκό ύψος βροχής.
description: The subject of this postgraduate thesis is the application of rainfall – runoff models for the determination of flood hydrographs, their comparative analysis with the actually observed flood hydrographs and subsequently the evaluation of the chosen hydrological models. The research was conducted in the Nestorio drainage basin (area 256.62 km2) located in Kastoria Prefecture, Greece, which is a sub-basin of the of river Aliakmon western branch. At the basin’s outlet, a gauging station, operated by Public Power Corporation (PPC) has recorded a large number of flood incidents. A total of nine rainfall-runoff incidents along with the corresponding recorded flood hydrographs were selected and used in our research. The models used, belong to the empirical or “black box” class of models and specifically the Synthetic Unit Hydrograph of SCS and Sierra Nevada models were studied. The SCS method was applied twice. In the first case, the lag time of the Synthetic Unit Hydrograph was computed using the Snyder’s formula, while in the second case the lag time SCS formula was used. The effective rainfall was estimated using the SCS Curve Number (CN) method for antecedent soil moisture condition III, which corresponds to the flood runoffs. Then, the synthetic flood hydrographs of each method were computed and compared with the actually observed. Moreover, three performance criteria were applied to evaluate the hydrological models. These were the relative error, the Nash-Suitcliffe effiency and the index of agreement d. The results showed that the SCS CN method achieved to estimate the excess rainfall closely to the actually recorded in three incidents only. The flood hydrographs of the modified SCS method simulated satisfactorily the peak discharge in four out of nine incidents, overestimated the time to peak while the storm flow volume was successfully simulated in two incidents. The synthetic flood hydrographs of Sierra Nevada achieved to simulate the observed hydrographs’ shape in five out of nine incidents, according to the statistical indicators results. Furthermore, they provided a good simulation of time to peak, while the recorded peak discharge values were determined sufficiently. The overall performance of the synthetic flood hydrographs produced by the SCS method was too low. By means of visual and statistical comparison, the results showed a weakness in simulating the actually observed peak discharge, time to peak and storm flow values, as well as the shape of the recorded hydrograph. Consequently, the Sierra Nevada model is better suited to the hydrograph evaluation; therefore it can be applied to ungauged mountainous watersheds, provided that the excess rainfall has been reliably evaluated.