Προσομοίωση της ανάντη λεκάνης του ποταμού Πηνειού και ανάλυση ευαισθησίας με χρήση του υδρολογικού μοντέλου HEC - HMS

Abstract

Σκοπός της παρούσης διπλωματικής εργασίας είναι η υδρολογική ανάλυση της απόκρισης της λεκάνης απορροής του Πηνειού σε πλημμυρικά επεισόδια. Για την ανάλυση αυτή επιλέχτηκαν τρία πλημμυρικά επεισόδια από τα οποία τα δύο χρησιμοποιήθηκαν για την βαθμονόμηση του μοντέλου και την εύρεση των τιμών των παραμέτρων που θα είναι σταθερές για κάθε επεισόδιο και το τρίτο για την επαλήθευση του μοντέλου. Η ανάλυση αφορά στην λεκάνη απορροής του ποταμού Πηνειού, συνολικής έκτασης 2881.96 km2 , την οποία έχουμε χωρίσει σε τρεις υπολεκάνες. Τα πρωτογενή δεδομένα, δηλαδή ύψη βροχής και παροχή, προέρχονται από τους βροχογραφικούς σταθμούς ‘Μεγάλη Κερασιά’, ‘Καρδίτσα’ και ‘Δρακότρυπα’ και από τον σταθμηγραφικό σταθμό ‘γέφυρα Αλή Εφέντη’. Για την επεξεργασία των δεδομένων και την προσομοίωση της λεκάνης απορροής, χρησιμοποιήθηκε το υδρολογικό μοντέλο HEC – HMS σε συνδυασμό με το Σύστημα Γεωγραφικών Πληροφοριών ArcView. Για την προσομοίωση των επιμέρους συνιστωσών του υδρολογικού κύκλου, επιλέξαμε τις καταλληλότερες των μαθηματικών μεθόδων που παρέχει το πρόγραμμα. Για το πρότυπο των απωλειών επιλέξαμε τη μέθοδο SCS (αριθμού καμπύλης CN), για το πρότυπο της άμεσης απορροής το μοναδιαίο υδρογράφημα του Snyder, για το πρότυπο βασικής απορροής την μέθοδο της εκθετικής μείωσης και για το πρότυπο της διόδευσης στον ποταμό την μέθοδο Muskingum. Για την διαδικασία της βαθμονόμησης, όπως ήδη αναφέρθηκε, χρησιμοποιήθηκαν δύο πλημμυρικά επεισόδια και έγινε σύγκριση των εκτιμημένων παροχών με τις παρατηρημένες στην θέση ‘γέφυρα Αλή Εφέντη’. Βρέθηκαν έτσι, με τη μέθοδο ‘δοκιμής σφάλματος’, οι τιμές των παραμέτρων οι οποίες θα είναι σταθερές για κάθε πλημμυρικό επεισόδιο. Με σταθερές πλέον αυτές τις παραμέτρους και χρήση του αλγόριθμου Univariate Gradient και της αντικειμενικής συνάρτησης ‘άθροισμα των τετραγώνων των διαφορών’, υπολογίσαμε και τις υπόλοιπες παραμέτρους οι οποίες όμως παίρνουν διαφορετική τιμή για κάθε επεισόδιο. Το τρίτο επεισόδιο χρησιμοποιήθηκε για την επαλήθευση του ομοιώματος ενώ για την επίδοση της βαθμονόμησης χρησιμοποιήθηκαν τέσσερις στατιστικοί δείκτες. XVI Καταλήξαμε λοιπόν στα βαθμονομημένα πλημμυρογραφήματα και προχωρήσαμε στην ανάλυσή τους και στην εξαγωγή σημαντικών συμπερασμάτων τόσο για την μορφή τους όσο και για τις βελτιστοποιημένες τιμές των παραμέτρων. Το τελευταίο στάδιο της παρούσης εργασίας ήταν η ‘ανάλυση ευαισθησίας’. Παρακολουθήσαμε δηλαδή την ευαισθησία της απόκρισης της λεκάνης σε μεταβολές των τιμών κάποιων από τις παραμέτρους. Με την βοήθεια επιλεγμένων διαγραμμάτων και την ανάλυσή τους εξήγαμε και εδώ συμπεράσματα που αφορούν στο κατά πόσο επηρεάζει την απόκριση της λεκάνης η αυξομείωση μιας παραμέτρου όταν οι υπόλοιπες διατηρούνται σταθερές.