Λειτουργία σύνθετων υδραυλικών έργων. Η περίπτωση του σχεδίου Δέλτα στην Ολλανδία

Abstract

Η παρούσα μεταπτυχιακή διπλωματική εργασία με τίτλο "Λειτουργία Σύνθετων Υδραυλικών Έργων. Η Περίπτωση του Σχεδίου Δέλτα στην Ολλανδία" πραγματοποιήθηκε στο πλαίσιο της μερικής εκπλήρωσης των απαιτήσεων στο Διεπιστημονικό-Διατμηματικό Πρόγραμμα Μεταπτυχιακών Σπουδών "Περιβάλλον και Ανάπτυξη" του Εθνικού Μετσοβίου Πολυτεχνείου με συντονίζουσα σχολή τη Σχολή Αγρονόμων Τοπογράφων Μηχανικών. Είναι αποδεκτό πλέον από σύσσωμη την παγκόσμια κοινότητα ότι η κλιματική αλλαγή είναι γεγονός, με το φαινόμενο του θερμοκηπίου να αποτελεί τον πλέον σοβαρό κίνδυνο για τον πλανήτη. Ισχυρά και βίαια μετεωρολογικά φαινόμενα πλήττουν αρκετές περιοχές της Γης με αποτέλεσμα να υπάρχει απώλεια ανθρώπινων ζωών και οικονομική καταστροφή για τις πληγείσες περιοχές. Οι παράκτιες περιοχές δοκιμάζονται από τις καταστροφικές δυνάμεις της φύσης δίχως να αποκλείονται άλλες εκτάσεις της Γης, καθώς η πιθανή συνδυασμένη άνοδος της στάθμης της θάλασσας και η ύπαρξη ακραίων μετεωρολογικών φαινομένων οφειλόμενα στο φαινόμενο του θερμοκηπίου θα πλήξουν πιθανόν ιδαίτερα εκείνες τις εκτάσεις γης στις οποίες το ανάγλυφο και η τοπογραφία τους διευκολύνουν να συμβούν ανεπανόρθωτες πλημμύρες. Η Ολλανδία και συγκεκριμένα το νοτιοδυτικό δέλτα που σχηματίζεται από τους ποταμούς Ρήνο, Μεύση και Σελντ-που αποτελεί την περιοχή μελέτης της παρούσας εργασίας-παρουσιάζει την ιδιαιτερότητα η πλειοψηφία των εκτάσεών της να βρίσκεται κάτω από την στάθμη της θάλασσας. Το γεγονός αυτό σε συνδυασμό με τον κίνδυνο εισροής της θάλασσας στις παράκτιες περιοχές και τις υπερχειλίσεις των παραπάνω ποταμών οδηγεί σε ένα άκρως επικίνδυνο μείγμα φαινομένων που μπορούν να συμβούν στην περιοχή. Κατά το παρελθόν η Ολλανδία έχει δοκιμαστεί από μεγάλες πλημμύρες που προέρχονταν είτε από την θάλασσα ή από την υπερχείλιση ποταμών εξαιτίας έντονων βροχοπτώσεων με αποκορύφωμα την πλημμύρα του 1953 στην οποία χάθηκαν περίπου 2.000 ανθρώπινες ζωές. Από εκείνη τη χρονική στιγμή αποφασίστηκε να σχεδιαστεί και να υλοποιηθεί ένα από τα πιο πολύπλοκα και σύνθετα παγκοσμίως υδραυλικά έργα αντιπλημμυρικής προστασίας της περιοχής του νοτιοδυτικού δέλτα. Το συνολικό σχέδιο περιελάμβανε την κατασκευή δεκατριών φραγμάτων μόνιμης ή κινητής λειτουργίας για την αποτροπή των κυμάτων καταιγίδας σε περίπτωση ύπαρξης θυελλών καθώς και την υλοποίηση ενός συστήματος διαχείρισης των υδάτων της Ολλανδίας. Η παρούσα εργασία μελετάει διεξοδικά αυτά τα έργα παρουσιάζοντας τον τρόπο κατασκευής τους και δίνοντας στοιχεία για την λειτουργία τους. Στα δύο αρχικά Κεφάλαια 1 και 2 παρουσιάζονται βασικά στοιχεία για την παγκόσμια κλιματική αλλαγή, το φαινόμενο του θερμοκηπίου που αποτελεί σημαντική αιτία της μεταβολής του κλίματος, τις επιπτώσεις αυτού καθώς και στοιχεία για την αντιπλημμυρική προστασία μίας περιοχής από την θάλασσα αναλύοντας την θεωρία γένεσης και την γραμμική θεωρία των κυματισμών και τις κυριότερες επιδράσεις που συνδέονται με τα κύματα και την μεταβολή της ακτογραμμής. Επιπλέον δίνονται θεωρητικά στοιχεία για τα όμβρια ύδατα και το πως ποσοτικοποιούνται για τον σχεδιασμό των αντιπλημμυρικών έργων. Στο Κεφάλαιο 3 γίνεται αρχικά μία περιγραφή της χώρας και στη συνέχεια αναλύεται η ακτογραμμή της Ολλανδίας τόσο από γεωλογική άποψη όσο και από πληθυσμιακή κατανομή των κατοίκων που ζουν σε αυτήν αφού αποτελεί την περιοχή αλληλεπίδρασης στεριάς και θάλασσας. Επιπλέον αναλύονται τα έντονα παράκτια φαινόμενα μεταφοράς ιζημάτων που ευθύνονται κατά κύριο λόγο για την μορφοποίηση της ακτογραμμής για χιλιάδες χρόνια. Στο Κεφάλαιο 4 γίνεται αναφορά των κυριότερων πλημμυρών που έχουν συμβεί στο παρελθόν, ενώ ιδιαίτερη προσοχή δίνεται στην πλημμύρα του 1953 παρουσιάζοντας το μετεωρολογικό καθεστώς εκείνης της ημέρας που συνετέλεσε στην απώλεια ανθρώπινων ζωών. Στο Κεφάλαιο 5 γίνεται αναλυτική περιγραφή όλων των έργων στο δέλτα μέχρι σήμερα, του τρόπου κατασκευής τους, λειτουργικά στοιχεία και θέματα που άπτονται περιβαλλοντικών ζητημάτων. Στο Κεφάλαιο 6 επιχειρείται μία προσπάθεια να παρουσιαστεί η λειτουργία των έργων στο δέλτα και πως αυτά αλληλεπιδρούν με το υπόλοιπο σύστημα διαχείρισης υδατικών πόρων και όπως προέκυψε από την εκπόνηση της εργασίας αυτά αποτελούν μία από τις συνιστώσες του εθνικού συστήματος διαχείρισης των υδάτων της Ολλανδίας. Στο Κεφάλαιο 7 παρουσιάζονται περιβαλλοντικά ζητήματα που άπτονται της κατασκευής και λειτουργίας των φραγμάτων Haringvliet και Volkerak καθώς αυτά αποτελούν κομβικό σημείο για τη διαχείριση των υδάτων στο δέλτα και πως επηρέασαν σημαντικές περιβαλλοντικές παραμέτρους μετά την υλοποίησή τους. Τέλος στο Κεφάλαιο 8 αναφέρονται οι κυριότερες φυσικές, κοινωνικές και οικονομικές μεταβολές εξαιτίας της πιθανής κλιματικής αλλαγής και πως μπορεί πιθανών να επηρεάσει την διαχείριση των υδατικών πόρων στην Ολλανδία μελλοντικά. Τα σενάρια μελλοντικής ανόδου της στάθμης της θάλασσας καθιστούν τα υδραυλικά έργα στην Ολλανδία απαραίτητα για την διατήρηση της ζωής, χωρίς όμως να αποκλείονται στο μέλλον και άλλες περιοχές του πλανήτη να παρουσιάσουν παρόμοια προβλήματα αφού το 70% του παγκόσμιου πληθυσμού ζει σε παράκτιες περιοχές. Επομένως η εμπειρία που αποκτήθηκε από την υλοποίηση ενός τόσο εκτεταμένου έργου αποτελεί θεμέλιο γνώσεων και πολύτιμης εμπειρίας του τρόπου που μπορούν να αντιμετωπιστούν παρόμοιες καταστάσεις. Δεδομένου του αριθμού και της πολυπλοκότητας των τεχνικών έργων που εξετάζονται στην παρούσα εργασία κρίθηκε αναγκαίο να γίνει αναλυτική αναφορά με αποτέλεσμα η μεταπτυχιακή διπλωματική εργασία να έχει μεγάλη έκταση.

The present postgraduate diplomatic work titled "Operation of Complex Hydraulic Works. The Case of Delta Project in Netherlands" was conducted in the frame of partial fulfillment of the requirements in the Interdisciplinary-Interdepartmental Program of Postgraduate Studies "Environment and Development" of the National Technical University of Athens with coordinating school the School Of Rural And Surveying Engineering. It is widely acceptable from the world scientific community that the climatic change is a fact, with the greenhouse effect to constitute the most serious danger for the Earth. Powerful and violent meteorological events affect enough regions of the planet resulting in loss of human lives and economic damages for the affected regions. Coastal regions are tried by the devastating forces of nature without to be excluded other areas of Earth owing to the possible combining act of rising of sea level and the existence of violent meteorological events due to the phenomenon of greenhouse which will possibly affect particularly those areas that the elevations of the earth’s surface and topography make easier to happen irreparable floods. Netherlands and more specifically the south-western delta that is formed by the rivers Rhine, Meuse and Scheldt-that constitutes also the region of study of present work-present the particular element that the majority of Netherland’s area is laid under the sea level. This leads in combination with the danger of storm surges and overflows of above rivers to an extremely dangerous mixture that can happen in the region. At the past Netherlands has experienced disastrous floods that originated either from the sea or from the overflow of rivers due to intense rainfalls with climax the flood in 1953 in which they were lost 2,000 human lives approximately. By that moment it was decided to design and materialise one of the most complicated and complex worldwide of flood-preventing protection hydraulic works in the region of south-western delta. The total project included the manufacture of thirteen dams of permanent or mobile operation preventing the storm surges as well as the completion of a water resources management system in Netherlands. The present work studies at great length these works presenting the method of manufacture and giving some elements of their operation. In the two initial Chapters 1 and 2 they are presented basic elements for the world climatic change, the greenhouse effect that constitutes serious reason of climate change and its repercussions as well as the theory on the flood-preventing protection from the storm surges analyzing the mechanism of producing waves, the linear theory of undulations and the main influences that are connected with the waves and the shoreline change. Moreover theoretical elements are given for rainfalls and how these are quantified in order to design flood-preventing works. In the Chapter 3 initially a rough description of country is mentioned and afterwards it is analyzed the coastline of Netherlands in the view of geological structure and the demographic distribution of residents that exist there since it constitutes the interaction area between land and sea. Moreover the intensely coastal transportation of sediments is analyzed which is mainly responsible for the formation of coasts in thousands years. In the Chapter 4 the main floods are mentioned that happened in the past, while particular attention is given in the flood in 1953 presenting the meteorological circumstances that day which contributed to the loss of human lives. In the Chapter 5 it is concluded a detailed description of all works in the delta region until present referring to the method of manufacture, functional elements and subjects that are related to environmental issues. In the Chapter 6 an effort is attempted to be presented the operation of works in the delta region and how these cooperate with the rest water resources management system and as finally concluded during the development of this dissertation the works in the delta region constitute only one of the components of the national water resources management system in Netherlands. In the Chapter 7 environmental matters are presented that are related to the manufacture and operation of the Haringvliet and Volkerak dams as these are main points for the water management in the delta region and the way the enclosure of the delta region by these dams influenced important environmental parameters after their completion. Finally in the Chapter 8 the main natural, social and economic changes are mentioned due to the possible climatic change as well as how this will potentianly influence the management of water resources in Netherlands in future. The future scenarios of rise of the sea level make the hydraulic works in Netherlands essential for the maintenance of life, without however to be excluded other regions of planet in future that they present similar problems since the 70% of world population live in coastal regions. Consequently the experience that was acquired by the construction of so extensive works is the foundation of knowledge and valuable experience of the way that can be dealt with similar situations. Due to the quantity and the complexity of the works that are examined in the present study it was considered the necessity to be conducted a detailed examination of these structures resulting in the great amount of the dissertation.