Please use this identifier to cite or link to this item: http://hdl.handle.net/10889/726
Title: Yδρολογική προσομοίωση λεκανών απορροής με ελλιπή δεδομένα
Other Titles: Hydrologic simulation of ungauged basins
Authors: Μέχλερη, Βαρβάρα
Issue Date: 2008-03-03T08:00:28Z
Keywords: Λεκάνες
Ελλιπή δεδομένα
Υδρολογική ομοιότητα
Keywords (translated): Basins
Ungauged
ENNS
Hydrologic similarity
Abstract: Στον ελληνικό χώρο, για έναν μεγάλο αριθμό λεκανών δεν υπάρχουν διαθέσιμες μετρήσεις απορροής, γεγονός που καθιστά δύσκολη την υδρολογική τους προσομοίωση για τον προσδιορισμό των συνιστωσών του υδρολογικού ισοζυγίου. Μια τέτοια περίπτωση αποτελούν οι λεκάνες απορροής των ποταμών του Πείρου και του Παραπείρου. Στους ποταμούς αυτούς κατασκευάζεται ένα σύστημα έργων που αποτελείται από ένα φράγμα εκτροπής στη θέση Βαλμαδούρα στον ποταμό Πείρο, έναν ταμιευτήρα στη θέση Αστέρι στον Παραπείρο και έναν συνδετικό αγωγό. Στόχος της κατασκευής των έργων αυτών αποτελεί η κάλυψη των υδρευτικών αναγκών της πόλης των Πατρών, της Βιομηχανικής Περιοχής και των κοινοτήτων της Β.Δ. Αχαϊας. Στη μελέτη των έργων αυτών (Υ.ΠΕ.ΧΩ.Δ.Ε., 1997) ο υπολογισμός του υδρολογικού ισοζυγίου στις λεκάνες που αντιστοιχούν στις θέσεις των έργων βασίστηκε σε απλοποιητικές παραδοχές. Συγκεκριμένα θεωρήθηκε ότι το νερό αποθηκεύεται μόνο στην εδαφική ζώνη και δεν γίνεται διάκριση ανάμεσα σε επιφανειακή και υπόγεια απορροή. Στην παρούσα εργασία για τον ακριβή και αναλυτικό προσδιορισμό των συνιστωσών του υδρολογικού ισοζυγίου χρησιμοποιήθηκε το υδρολογικό μοντέλο βροχής–απορροής ENNS (Nachtnebel, 1993), η χρήση του οποίου απαιτεί την εύρεση τιμών των παραμέτρων που υπεισέρχονται στις εξισώσεις των διαδικασιών που περιγράφουν το μοντέλο. Λόγω ελλείψεως μετρήσεων απορροής για τις λεκάνες του Πείρου και του Παραπείρου, για την εύρεση των τιμών των παραμέτρων του μοντέλου εφαρμόστηκε μια μεθοδολογία διερεύνησης της υδρολογικής ομοιότητας των δύο λεκανών με άλλες λεκάνες, για τις οποίες υπάρχουν διαθέσιμες μετρήσεις απορροής. Πιο συγκεκριμένα χρησιμοποιήθηκαν οι λεκάνες απορροής του Γλαύκου στον Νομό Αχαϊας, του Αχελώου που αντιστοιχεί στην θέση του φράγματος της Μεσοχώρας, του ποταμού Ερύμανθου, παραποτάμου του Αλφειού και του ποταμού Myakka στην Florida των Η.Π.Α.. Η διαδικασία που ακολουθήθηκε είναι η εξής: Αρχικά πραγματοποιείται η ρύθμιση του μοντέλου για τις τέσσερις λεκάνες για τις οποίες υπάρχουν μετρήσεις απορροής με στόχο (α) να βρεθούν οι τιμές των παραμέτρων που επηρεάζουν το αποτέλεσμα της προσομοίωσης και (β) να διαπιστωθεί το εύρος διακύμανσης των τιμών αυτών των παραμέτρων. Λόγω του σημαντικού εύρους διακύμανσης αυτών των παραμέτρων, πραγματοποιείται η κατάταξη των λεκανών του Πείρου, του Παραπείρου και των τεσσάρων λεκανών, για τις οποίες υπάρχουν διαθέσιμες μετρήσεις απορροής, σύμφωνα με κάποιους φυσιογραφικούς και κλιματικούς παράγοντες που επιλέχθησαν, ως προς την αναμενόμενη επιφανειακή απορροή. Στη συνέχεια, για τις λεκάνες για τις οποίες υπάρχουν διαθέσιμες μετρήσεις απορροής γίνεται έλεγχος εάν οι τιμές των παραμέτρων του μοντέλου είναι συμβατές με την κατάταξη των λεκανών σύμφωνα με τους φυσιογραφικούς και κλιματικούς παράγοντες. Επειδή προκύπτει ότι αυτό δεν συμβαίνει, πραγματοποιείται επαναρρύθμιση του μοντέλου αναζητώντας συνδυασμούς παραμέτρων, οι οποίοι να επαληθεύουν την κατάταξη των λεκανών. Τέλος με βάση τα αποτελέσματα της διερεύνησης της υδρολογικής ομοιότητας των λεκανών επιλέγονται οι τιμές των παραμέτρων του μοντέλου για την υδρολογική προσομοίωση των λεκανών του Πείρου και του Παραπείρου. Τα αποτελέσματα που προέκυψαν από την υδρολογική προσομοίωση του Πείρου και του Παραπείρου με την χρήση του μοντέλου συγκρίθηκαν με τα αποτελέσματα της μελέτης του Υ.ΠΕ.ΧΩ.Δ.Ε. (Μάρτιος 1997). Τα συμπεράσματα που προκύπτουν από την παρούσα εργασία είναι τα εξής: (α) Από την διερεύνηση της υδρολογικής ομοιότητας των λεκανών του Πείρου και του Παραπείρου με τις λεκάνες του Γλαύκου, του Ερύμανθου, της Μεσοχώρας και του ποταμού Myakka, Η.Π.Α. διαπιστώθηκε ότι η επαναρρύθμιση του μοντέλου που πραγματοποιήθηκε για τις τέσσερις λεκάνες, για τις οποίες υπαρχουν μετρήσεις απορροής, οδήγησε σε βελτίωση των αποτελεσμάτων της ρύθμισης (μείωση των αποκλίσεων της μετρημένης και προσομοιωμένης απορροής). Επίσης, επειδή ο λόγος της επιφανειακής απορροής προς την βροχή για τις τέσσερις λεκάνες επαληθεύει την κατάταξη σύμφωνα με τους φυσιογραφικούς και κλιματικούς παράγοντες, προκύπτει ότι η διαδικασία που ακολουθήθηκε αποτελεί μια δυνατότητα αντιστοίχισης των παραμέτρων του μοντέλου σε κριτήρια που προκύπτουν από αυτούς τους παράγοντες. (β) Από την σύγκριση των αποτελεσμάτων της μελέτης του Υ.ΠΕ.ΧΩ.Δ.Ε. με τα αποτελέσματα του μοντέλου αποδεικνύεται ότι το μοντέλο δίνει πιο ρεαλιστικές τιμές για τις συνιστώσες του υδρολογικού ισοζυγίου των λεκανών του Πείρου και του Παραπείρου από την μελέτη. Οι λόγοι είναι ότι (α) σύμφωνα με την κατάταξη των λεκανών βάσει των φυσιογραφικών και κλιματικών παραγόντων οι λεκάνες του Πείρου και του Παραπείρου παρουσιάζουν υδρολογική ομοιότητα με την λεκάνη του Γλαύκου, για την οποία το μοντέλο δίνει μια ρεαλιστική προσέγγιση της συνολικής απορροής (άμεσης και βασικής) και (β) η βασική απορροή που υπολογίστηκε με το μοντέλο παρουσιάζει πολύ μικρότερη μεταβλητότητα στον χρόνο έναντι της άμεσης απορροής λόγω της αποθηκευτικής ικανότητας του εδάφους. (γ) Από τα αποτελέσματα της υδρολογικής προσομοίωσης των λεκανών του Πείρου και του Παραπείρου με την χρήση του μοντέλου προκύπτει ότι τα ποσοστά της άμεσης απορροής προς την βροχόπτωση των λεκανών του Πείρου και του Παραπείρου σύμφωνα με το μοντέλο δεν ήταν τα αναμενόμενα, παρόλο που τα αποτελέσματα του μοντέλου κρίθηκαν ικανοποιητικά. Οι πιθανοί λόγοι είναι κάποια μειονεκτήματα που παρουσιάζει η μεθοδολογία διερεύνησης της υδρολογικής ομοιότητας των λεκανών και τα οποία κρίνεται ότι εάν ληφθούν υπόψη μπορούν να οδηγήσουν σε βελτίωση της μεθόδου.
Abstract (translated): In Greece, there is a significant number of ungauged basins, for which the hydrologic simulation is not possible and as a result calculating the components of the water balance is infeasible. The basins of the rivers Peiros and Parapeiros were selected as a case-study. These rivers are involved in a current project; the construction of a diversion dam in the position Valmadoura of Peiros River, a reservoir in the position Asteri of Parapeiros River and a conjection pipe. The aim of this project is to support the water supply of the city of Patras, the Industrial Region and the communities of the North-west Achaias. The study of this project conducted by the Hellenic Ministry of Environment, Physical Planning and Public Works in 1997 deals with the calculation of the water balance in these basins, based on simplified principles, assuming that the water is stored in the soil layer and there is no separation of the total runoff in surface flow and base flow. In the present study, the use of the rainfall-runoff model ENNS (Nachtnebel, 1993) allowed the exact and analytical quantification of the water balance. The use of this model requires the estimation of a number of parameters involved in the governing equations of the model. The lack of runoff measurements in Peiros and Parapeiros basins preclude the determination of the required parameters. A study of the hydrologic similarity of these two basins with a number of gauged basins gave solution to the problem. The chosen basins are: (a) Glaukos River basin in the prefecture of Achaias, (b) Mesoxora basin, a sub-basin of Acheloos River, (c) Erymanthos basin, a sub-basin of Alfeios River and (d) Myakka River basin, Florida of U.S.A. The procedure adopted is divided in the following steps: Firstly, the model ENNS was established for the basins mentioned previously in order to determine (a) the value of the parameters affecting the simulation result and (b) the range of their values. The significant variation led to the classification of the six basins, according to physiographic and climatic characteristics. The criterion used in the classification is the expected surface runoff to the amount of rainfall. Secondly, a compatibility check between the values of the parameters of the model and the basins classification was performed. The unsatisfying result compelled the reestablishement of the model for the four gauged basins with an aim to obtain the appropriate parameters in accordance with the basins classification. Finally, the values of the ENNS parameters, regarding Peiros and Parapeiros basins, were derived from the study of the hydrologic similarity of the basins. The results of the hydrologic simulation of Peiros and Parapeiros were compared to the results of the study conducted by the Hellenic Ministry of Environment, Physical Planning and Public Works in 1997. The conclusions of the present study are: (a)The setup of the ENNS model taking into account the hydrologic similarity study of the six basins improved the results of the model (decrease of the deviations between the measured and simulated discharge values). Moreover the ratio of the surface runoff to the rainfall for the four gauged basins verifies the basins classification. Hence, a satisfying degree of correlation between the model parameters and the physiographic and climatic basin characteristics, is obtained. (b)Comparing the obtained results to those of the Hellenic Ministry of Environment, Physical Planning and Public Works study in 1997, the present model gives a more realistic view of the water balance. The reasons are: (a) according to the basins classification, Peiros and Parapeiros basins are similar to Glaukos basin, for which the model gives a realistic approach of the total runoff (surface and base flow) and (b) the base flow calculated by the model shows a smaller variability, contrary to the surface flow due to the storage capacity of the soil. (c)The results of the hydrologic simulation of Peiros and Parapeiros basins showed that the percentage of the surface runoff to the amount of rainfall for the two basins is not compatible to the classification (smaller than 36.5% of Glaukos basin). However, the results of the model are satisfactory (accordance of the annual simulated values of actual evapotranspiration to the values calculated using the Turc method). The possible reasons are some disadvantages in the basins hydrologic similarity study that must be taken into consideration in order to improve the method.
Appears in Collections:Τμήμα Πολιτικών Μηχανικών (ΜΔΕ)

Files in This Item:
File Description SizeFormat 
Nimertis_Mechleri(civ).pdf4.95 MBAdobe PDFView/Open


Items in DSpace are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.