Εκτίμηση των επιπτώσεων της κλιματικής αλλαγής στον πλημμυρικό όγκο ταμιευτήρα φράγματος

  1. MSc thesis
  2. Γαλιατσάτου, Παναγιώτα
  3. Διαχείριση Τεχνικών Έργων (ΔΧΤ)
  4. 17 Σεπτεμβρίου 2019 [2019-09-17]
  5. Ελληνικά
  6. 98
  7. Πνευματικός, Νικόλαος
  8. Κλιματική Αλλαγή, Πλημμυρικός όγκος ταμιευτήρα, Κατανομή GEV
  9. 2
  10. 100
  11. Σχήμα 1.1: Ζώνες αποθήκευσης νερού σε ταμιευτήρα (Adeloye, 2012) Σχήμα 2.1: Απεικόνιση καννάβου και διεργασιών μοντέλων GCM (ΝΟΑΑ, 2019) Σχήμα 2.2: Απεικόνιση σχέσης μεταξύ μοντέλων GCM και RCM (WMO, 2019) Σχήμα 5.1: Λεκάνες απορροής Μεσοχώρας, Συκιάς, Πύλης και Μουζακίου. Η λεκάνη της Πύλης επισημαίνεται με κόκκινο περίβλημα (Mimikou et al. 1991) Σχήμα 5.2: Μετεωρολογικοί σταθμοί με μακρά καταγραφή της μηνιαίας θερμοκρασίας (κόκκινες κουκίδες) και της βροχόπτωσης (μπλε κουκκίδες) Σχήμα 5.3: Συνολική μέση επιφανειακή βροχόπτωση ανηγμένη στο μέσο υψόμετρο της λεκάνης απορροής της Πύλης για το διάστημα 1970-2000 Σχήμα 5.4: Συνολική μέση μηνιαία επιφανειακή βροχόπτωση ανηγμένη στο μέσο υψόμετρο της λεκάνης απορροής της Πύλης για το διάστημα 1970-2000 Σχήμα 5.5: Μέση ετήσια βροχόπτωση στους σταθμούς της λεκάνης απορροής της Πύλης, μετά τη διόρθωση μεροληψίας των δεδομένων για την περίοδο 2001-2030 Σχήμα 5.6: Μέση ετήσια βροχόπτωση στους σταθμούς της λεκάνης απορροής της Πύλης, μετά τη διόρθωση μεροληψίας των δεδομένων για την περίοδο 2031-2060 Σχήμα 5.7: Μέση ετήσια βροχόπτωση στους σταθμούς της λεκάνης απορροής της Πύλης, μετά τη διόρθωση μεροληψίας των δεδομένων για την περίοδο 2061-2100 Σχήμα 5.8: Διαγνωστικά διαγράμματα προσαρμοστικότητας της συνάρτησης κατανομής GEV και Gumbel για διάρκεια βροχόπτωσης 30 min με τη μέθοδο L-ροπών και MLE Σχήμα 5.9: Διαγνωστικά διαγράμματα προσαρμοστικότητας της συνάρτησης κατανομής GEV και Gumbel για διάρκεια βροχόπτωσης 180 min (3h) με τη μέθοδο L-ροπών και MLE Σχήμα 5.10: Διαγνωστικά διαγράμματα προσαρμοστικότητας της συνάρτησης κατανομής GEV και Gumbel για διάρκεια βροχόπτωσης 360 min (6h) με τη μέθοδο L-ροπών και MLE Σχήμα 5.11: Διάγραμμα των μη-κεντρικών ροπών των μέγιστων ετήσιων κατακρημνίσεων με τη διάρκεια της βροχής για διάρκειες 30min, 1h, 2h, 3h, 6h και 24h Σχήμα 5.12: Διάγραμμα των μη-κεντρικών ροπών των μέγιστων ετήσιων κατακρημνίσεων με τη διάρκεια της βροχής για διάρκειες 30min, 1h, 2h, 3h, 6h 24h και 1 μήνα Σχήμα 5.13: Διάγραμμα του εκθέτη υποβιβασμού κλίμακας με την τάξη της μη-κεντρικής ροπής Σχήμα 5.14: Λογαριθμικές σχέσεις διάρκειας και επιπέδου επαναφοράς βροχόπτωσης για περιόδους επαναφοράς 2, 5, 10, 20, 50 και 100 έτη Σχήμα 5.15: Γραμμική σχέση μεταξύ του σταθερού συντελεστή ΑΤ = lna+cln(T) και λογαρίθμου της περιόδου επαναφοράς της βροχόπτωσης (ln(Τ)) Σχήμα 5.16: Καμπύλες έντασης βροχόπτωσης - διάρκειας - περιόδου επαναφοράς σε κανονική κλίμακα (περίοδος αναφοράς 1958-1987) Σχήμα 5.17: Καμπύλες έντασης βροχόπτωσης - διάρκειας - περιόδου επαναφοράς σε λογαριθμική κλίμακα (περίοδος αναφοράς 1958-1987) Σχήμα 5.18: Καμπύλες ύψους βροχόπτωσης - διάρκειας - περιόδου επαναφοράς σε κανονική κλίμακα (περίοδος αναφοράς 1958-1987) Σχήμα 5.19: Καμπύλες ύψους βροχόπτωσης - διάρκειας - περιόδου επαναφοράς σε λογαριθμική κλίμακα (περίοδος αναφοράς 1958-1987) Σχήμα 5.20: Καμπύλες έντασης βροχόπτωσης - διάρκειας - περιόδου επαναφοράς σε κανονική κλίμακα για την περίοδο 2001-2100 Σχήμα 5.21: Καμπύλες έντασης βροχόπτωσης - διάρκειας - περιόδου επαναφοράς σε λογαριθμική για την περίοδο 2001-2100 Σχήμα 5.22: Καμπύλες ύψους βροχόπτωσης - διάρκειας - περιόδου επαναφοράς σε κανονική κλίμακα για την περίοδο 2001-2100 Σχήμα 5.23: Καμπύλες ύψους βροχόπτωσης - διάρκειας - περιόδου επαναφοράς σε κανονική κλίμακα για την περίοδο 2001-2100 Σχήμα 6.1: Κατανομή της βροχόπτωσης στο χρόνο συρροής της λεκάνης απορροής της Πύλης για την περίοδο αναφοράς και την περίοδο 2001-2100 Σχήμα 6.2: Συνθετικό μοναδιαίο υδρογράφημα της μεθόδου Sierra Nevada Σχήμα 6.3: Yδρογράφημα άμεσης απορροής της μεθόδου Sierra Nevada για το ιστορικό κλίμα Σχήμα 6.4: Yδρογράφημα άμεσης απορροής της μεθόδου Sierra Nevada για τη μελλοντική περίοδο (2001-2100) Σχήμα 6.5: Συνθετικό μοναδιαίο υδρογράφημα της μεθόδου SCS Σχήμα 6.6: Yδρογράφημα άμεσης απορροής της μεθόδου SCS για την ιστορική περίοδο Σχήμα 6.7: Yδρογράφημα άμεσης απορροής της μεθόδου SCS για τη μελλοντική περίοδο 2001-2100 Σχήμα 6.8: Σχέση μεταξύ μεγεθών Q και N (m3/s) στη λεκάνη της Πύλης Σχήμα 6.9: Πλημμυρογραφήματα εισόδου και εξόδου στον ταμιευτήρα φράγματος στη λεκάνη απορροής της Πύλης για το ιστορικό κλίμα με τη μέθοδο Sierra Nevada Σχήμα 6.10: Πλημμυρογραφήματα εισόδου και εξόδου στον ταμιευτήρα φράγματος στη λεκάνη απορροής της Πύλης για την περίοδο 2001-2100 με τη μέθοδο Sierra Nevada Σχήμα 6.11: Πλημμυρογραφήματα εισόδου και εξόδου στον ταμιευτήρα φράγματος στη λεκάνη απορροής της Πύλης για το ιστορικό κλίμα με τη μέθοδο SCS Σχήμα 6.12: Πλημμυρογραφήματα εισόδου και εξόδου στον ταμιευτήρα φράγματος στη λεκάνη απορροής της Πύλης για το διάστημα 2001-2100 με τη μέθοδο SCS Πίνακας 4.1: Σχέση περιόδου επαναφοράς βροχόπτωσης σχεδιασμού και πλημμύρας (Παπαμιχαήλ, 2004) Πίνακας 5.1: Μετεωρολογικοί σταθμοί θερμοκρασίας Πίνακας 5.2: Μετεωρολογικοί σταθμοί με μακρά καταγραφή της μηνιαίας θερμοκρασίας (κόκκινες κουκίδες) και της βροχόπτωσης (μπλε κουκκίδες) Πίνακας 5.3: Το εμβαδό των υποπεριοχών που προέκυψαν μέσω των πολυγώνων Thiessen Πίνακας 5.4: Εκτίμηση μηνιαίας βροχοβαθμίδας στη λεκάνη απορροής της Πύλης Πίνακας 5.5: Γεωγραφικές συντεταγμένες των θέσεων των σημείων καννάβου του κλιματικού μοντέλου KNMI-RACMO2 στη λεκάνη απορροής της Πύλης Πίνακας 5.6: Παράμετροι και μη-κεντρικές ροπές της κατανομής GEV για όλες τις εξεταζόμενες διάρκειες του παρόντος κλίματος Πίνακας 6.1: Εκτίμηση γεγονότος βροχόπτωσης για την περίοδο αναφοράς με τη μέθοδο εναλλασσόμενων υψών Πίνακας 6.2: Εκτίμηση γεγονότος βροχόπτωσης για την περίοδο 2001-2100 με τη μέθοδο εναλλασσόμενων υψών Πίνακας 6.3: Εκτίμηση μεγεθών διόδευσης πλημμύρας στον ταμιευτήρα της Πύλης
    • Τις τελευταίες δεκαετίες επικρατεί η πεποίθηση ότι η κλιματική αλλαγή συνδέεται με ακραία γεγονότα βροχόπτωσης αυξανόμενης έντασης και συχνότητας εμφάνισης. Μέχρι σήμερα, οι παραπάνω μεταβολές στις ακραίες μετεωρολογικές παραμέτρους δε συνεκτιμώνται στο σχεδιασμό και στην κατασκευή τεχνικών έργων, όπως οι ταμιευτήρες φραγμάτων. Ωστόσο, μια πιθανή αύξηση της ακραίας κατακρήμνισης αναμένεται να μεταβάλει αντίστοιχα και τον εκτιμώμενο πλημμυρικό όγκο ενός ταμιευτήρα. Η παρούσα διπλωματική εργασία επιδιώκει να ενισχύσει την αναγκαιότητα ενσωμάτωσης των επιπτώσεων της κλιματικής αλλαγής στην εκτίμηση του πλημμυρικού όγκου ενός ταμιευτήρα φράγματος, προκειμένου να διατηρηθεί, αν όχι να αυξηθεί, στις μελλοντικές συνθήκες το τωρινό επίπεδο ασφάλειας του τεχνικού έργου. Στο πλαίσιο της εργασίας αναπτύσσεται μια ολοκληρωμένη μεθοδολογία εκτίμησης των επιπτώσεων της κλιματικής αλλαγής στον πλημμυρικό όγκο ταμιευτήρα φράγματος, και εφαρμόζεται στη λεκάνη απορροής της Πύλης, στη Θεσσαλία. Η μεθοδολογία αυτή περιλαμβάνει, αρχικά, την ανάλυση ακραίων τιμών ιστορικών δεδομένων βροχόπτωσης, την προσαρμογή της κατανομής ακραίων τιμών GEV, και την κατασκευή όμβριων καμπυλών για την ιστορική περίοδο. Στη συνέχεια, πραγματοποιείται προσαρμογή της κατανομής GEV και σε κλιματικά δεδομένα βροχόπτωσης, αφού πρώτα εφαρμοστεί σε αυτά διόρθωση μεροληψίας. Λόγω αδρούς χρονικής κλίμακας των διαθέσιμων κλιματικών δεδομένων, εφαρμόζεται μοντέλο χρονικού καταβιβασμού κλίμακας που βασίζεται στην κατανομή GEV, και εξάγονται οι όμβριες καμπύλες για το μελλοντικό κλίμα. Μετά την εξαγωγή των όμβριων καμπυλών, εκτιμάται η βροχόπτωση σχεδιασμού για την ιστορική και τη μελλοντική περίοδο, και εξάγονται τα υδρογραφήματα άμεσης απορροής για την εξεταζόμενη λεκάνη, που αποτελούν και τα πλημμυρογραφήματα εισόδου στον ταμιευτήρα του φράγματος. Πραγματοποιείται διόδευση πλημμύρας στον ταμιευτήρα, και από τα πλημμυρογραφήματα εξόδου εκτιμάται ο απαιτούμενος πλημμυρικός όγκος του ταμιευτήρα για το ιστορικό και το μελλοντικό κλίμα, και τα αποτελέσματα αποτιμώνται συγκριτικά.
    • During the last decades climate change is associated with extreme precipitation events of increasing intensity and frequency. Until now common practice for the design and construction of civil works, such as reservoirs of dams, ignores climate change effects on such infrastructure. However, a possible increase in extreme precipitation will also cause an increase in the necessary flood volume of a reservoir. The present MSc thesis tries to address the necessity of considering climate change impacts in designing flood volume of reservoirs in order to retain, if not to raise, the currently applied safety levels. In the present work an integrated methodology to assess climate change impacts on flood volume of reservoirs is developed, and implemented in the water basin of Pyli, in Thessaly. The abovementioned methodology includes analysis of extreme precipitation observations, fitting of the GEV distribution function, and construction of Intensity-Duration-Frequency (IDF) curves for the reference climate. The GEV distribution is also fitted to future extreme precipitation data resulting from a Regional Climate Model, after correcting the data for bias. A temporal downscaling technique based on the GEV distribution is used to overcome the problem of temporal resolution of future precipitation extremes, and IDF curves are constructed for the future climate. After constructing IDF curves for both the reference and the future periods, design precipitation events are estimated and synthetic hydrographs are extracted for the studied basin, acting as inflow flood hydrographs for the studied reservoir. Flood routing is performed to assess outflow flood hydrographs, and the flood volume of the reservoir is assessed for both the reference and the future periods, and estimates are finally intercompared.
  13. Items in Apothesis are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.