Ανάλυση πλημμυρικού κινδύνου λεκάνης απορροής με τη χρήση του υδρολογικού μοντέλου HEC-RAS: περίπτωση Ερεσού Λέσβου - Παπαγιάννης, Κωνσταντίνος (2019)
Στην παρούσα διπλωματική εργασία περιγράφεται η ανάπτυξη μεθοδολογίας για την εκτίμηση πλημμυρικού κίνδυνου, μέσω των διαδικασιών ανάλυσης των μετεωρολογικών δεδομένων και της υδραυλικής προσομοίωσης των υδατορευμάτων, με τελικό στόχο την χωρική ανάλυση του πλημμυρικού κινδύνου και την εξαγωγή συμπερασμάτων ως προς την εναπόθεση φερτών υλών στην εκβολή του ποταμού. Η περιοχή μελέτης της διπλωματικής εργασίας είναι η λεκάνη απορροής της Ερεσού της Λέσβου. Βρίσκεται στο νοτιοδυτικό (ΝΔ) τμήμα της Νήσου Λέσβου σε απόσταση 52 km από την πρωτεύουσα την Νήσου, τη Μυτιλήνη. Η λεκάνη απορροής είναι της τάξης των 57km2, τα 26 εκ των οποίων αποστραγγίζονται μέσω του χειμάρρου Χαλάνδρα στο φράγμα της Ερεσού (χωρητικότητας 2.76 Mm3). Σε ενδιάμεσα τμήματα του ποταμού, καθώς και στις εκβολές παρατηρούνται έντονα πλημμυρικά επεισόδια, ενώ η παραλία της Ερεσού όπου εκβάλει ο ποταμός παρουσιάζει αρνητικό ιζηματικό ισοζύγιο. Οπότε μελετήθηκαν τα πλημμυρικά χαρακτηριστικά και η στερεομεταφορά για τους κύριους παραποτάμους: α) της Χαλάνδρας και β) του Καρασαρή, τα οποία παίζουν σημαντικό ρόλο στην απορροή και στην εναπόθεση φερτών υλών στην παραλία της Ερεσού. Η υδρολογική ανάλυση της λεκάνης απορροής έγινε μέσω της ανάλυσης των μετεωρολογικών παραμέτρων για την εξαγωγή της όμβριας καμπύλης και την ορθολογική μέθοδο για τον υπολογισμό της επιφανειακής απορροής. Για την υδραυλική προσομοίωση χρησιμοποιήθηκε το υπολογιστικό πρόγραμμα HEC-RAS. Αρχικά, πραγματοποιήθηκε η συλλογή δεδομένων, δηλαδή α) συγκεντρώθηκαν οι χρονοσειρές βροχομετρικών παρατηρήσεων β) συλλέχθηκαν ιζήματα (σύνολο 6 δείγματα, σε δειγματοληψία στις 5 Δεκεμβρίου 2015) για τον προσδιορισμό της κοκκομετρικής σύστασης της κοίτης του ποταμού, καθώς και (γ) έγιναν επί τόπου μετρήσεις για την απόκτηση υψηλής ανάλυσης τοπογραφικά δεδομένα της κοίτης με γεωδαιτικό GPS. Η ανάλυση των βροχομετρικών δεδομένων οδήγησε στην εξαγωγή της «όμβριας καμπύλης» της περιοχής μελέτης. Στη συνέχεια με την βοήθεια της ορθολογικής μεθόδου υπολογίσθηκε το πλημμυρικό γεγονός για τις τρείς περιόδους επαναφοράς (20, 100 και 500 έτη) για αντίστοιχες παροχές 28.02, 42.64, 64.88 (m3/s) (για το τελικό τμήμα του ποταμού). Οι επιτόπιες τοπογραφικές μετρήσεις βοήθησαν στο να συμπληρωθούν τα δεδομένα εισόδου, συνολικά για 36 διατομές (18 και 16 για τους ποταμούς Χαλάνδρα και Καρασαρή αντίστοιχα), τα οποία είναι απαραίτητα για να γίνει η προσομοίωση με το μοντέλο HEC-RAS. Κατόπιν έγινε η προσομοίωση για την ανάλυση των χαρακτηριστικών των πλημμυρικών γεγονότων (μέσω της επίλυσης των εξισώσεων διατήρησης της ενέργειας και της ορμής, Manning, κρίσιμου βάθος κτλ), της, διάβρωσης και της μεταφοράς των φερτών υλών (sediment analysis) για τις τρεις προαναφερθέντες περιόδους επαναφοράς. Tα αποτελέσματα από την υδραυλική ανάλύση δείχνουν ότι κατά κύριο λόγο ο ποταμός Χαλάνδρα παρουσιάζει ήρεμη/ποτάμια ροή, με τιμές του αριθμού Froude να είναι μικρότερες της μονάδας. Αντιθέτως, σε συγκεκριμένες διατομές του ποταμού Καρασαρή (στενή γέφυρα στο άνω μέρος και στενός δρόμος) καθώς και στο σημείο συμβολής των δύο ποταμών παρατηρούνται τιμές του αριθμού Froude κοντά στη μονάδα (1). Στις θέσεις αυτές γεγονότα βροχόπτωσης με μικρή περίοδο επαναφοράς οδηγούν σε πλημμυρικά γεγονότα. Όσον αφορά στη διάβρωση, τη μεταφορά και εναπόθεση ιζήματος, ακόμα και με απορροή μικρής περιόδου επαναφοράς (Τ) ίση με 20yr παρατηρείται εναπόθεση φερτών υλών, ποσότητας περίπου 0.12 tons η οποία αυξάνεται ανάλογα με την αύξηση της παροχής. Επί προσθέτως, σημαντικό στοιχείο που προκύπτει εκ των συμπερασμάτων, αποτελεί ότι τελικά τα υδατορεύματα επηρεάζουν σημαντικά τις μορφοδυναμικές διεργασίες της παραλίας της Ερεσού.