Διερεύνηση μεταβλητότητας χρονικής απόκρισης λεκανών απορροής - Αντωνιάδη, Σύλβια (Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Πολιτικών Μηχανικών, 2016)
Η προσπάθεια ορθολογικού και αξιόπιστου σχεδιασμού ενός έργου διαχείρισης υδατικών πόρων, προάγει την έρευνα υφιστάμενων μεθόδων της εφαρμοσμένης Υδρολογίας και την αναζήτηση βελτιωμένων τεχνικών, συμβάλλοντας στην εξέλιξη του επιστημονικού αυτού τομέα. Η μοντελοποίηση αποτελεί μια απαιτητική και αβέβαιη διαδικασία, λόγω της αδυναμίας ενσωμάτωσης των πολύπλοκων φυσικών νόμων που διέπουν το υδατικό σύστημα και της στοχαστικής φύσης του υδάτινου στοιχείου. Η απόσταση μεταξύ της θεωρίας και της πράξης καλύπτεται εν μέρει από το εμπειρικό υπόβαθρο της Τεχνικής Υδρολογίας, που στηρίζεται σε απλοποιημένης μορφής προσεγγίσεις και παραδοχές. Ειδικότερα, η περιγραφή των υδρολογικών διεργασιών μιας λεκάνης απορροής, στο πλαίσιο του αντιπλημμυρικού σχεδιασμού, απαιτεί την εκτίμηση χρονικών παραμέτρων, ενδεικτικών της υδρολογικής απόκρισης της λεκάνης σε ένα επεισόδιο βροχής. Μια κρίσιμη εννοιολογική παράμετρος που χρησιμοποιείται στον σχεδιασμό, καθώς αποτελεί τυπικό δεδομένο εισόδου σε μοντέλα υδρολογικής προσομοίωσης και μεθόδους προσδιορισμού των υδρολογικών παραμέτρων, είναι ο χρόνος συγκέντρωσης της λεκάνης απορροής. Η εν λόγω παράμετρος είναι άμεσα συνυφασμένη με την ακρίβεια του σχεδιασμού και παρότι αντιμετωπίζεται ως σταθερά της λεκάνης απορροής, εντούτοις πρόκειται για τυχαία μεταβλητή, αντιστρόφως ανάλογη της έντασης της βροχόπτωσης. Στην παρούσα εργασία γίνεται μια ποιοτική αξιολόγηση διαφόρων καθιερωμένων μεθόδων εκτίμησης της χρονικής αυτής παραμέτρου, μέσω της εμβάθυνσης στο γνωστικό τους υπόβαθρο και της διερεύνησης ζητημάτων αβεβαιότητας που τις συνοδεύουν. Κύριος σκοπός της είναι η ανάπτυξη μιας μεθοδολογικής προσέγγισης προσδιορισμού μιας χαρακτηριστικής χρονικής παραμέτρου της λεκάνης απορροής ως συνάρτηση του ύψους απορροής της βροχόπτωσης. Η εκτιμώμενη παράμετρος είναι ενδεικτική του χρόνου υδρολογικής απόκρισης, προσεγγίζοντας τον χρόνο συγκέντρωσης της λεκάνης. Υπό μια ντετερμινιστική θεώρηση, η μεθοδολογία υλοποιείται από απλές σχέσεις υδραυλικής και εμπειρικές προσεγγίσεις, σε ημι-κατανεμημένη χωρική κλίμακα. Ουσιαστικά συνίσταται στον υπολογισμό των ταχυτήτων κατά μήκος της μέγιστης διαδρομής ροής, υπό τη θεώρηση διαφορετικών καθεστώτων ροής. Βασικό πυρήνα της μελέτης αποτελεί η επεξεργασία των χωρικών δεδομένων σε σύστημα γεωγραφικών πληροφοριών, αναδεικνύοντας τους περιορισμούς που τίθενται κατά την εφαρμογή χωρικών αλγορίθμων. Επιπλέον, στο πλαίσιο της εργασίας πραγματοποιήθηκε μια ανάλυση ευαισθησίας της υιοθετούμενης μεθόδου, με σκοπό να ποσοτικοποιηθεί η επίδραση των αβέβαιων μεταβλητών εισόδου στο αποτέλεσμα. Προέκταση αυτής της ανάλυσης αποτελεί και η διερεύνηση της επίπτωσης που επιφέρει η επιλογή της κλίμακας της γεωπληροφορίας σε ψηφιακό περιβάλλον, κατά την εκτέλεση της εφαρμογής. Η μεθοδολογία εφαρμόζεται σε ένα δείγμα τεσσάρων λεκανών απορροής μικρής σχετικά κλίμακας, προβάλλοντας μια μαθηματική σχέση συσχέτισης μεταξύ του χρόνου απόκρισης και του ύψους απορροής της βροχής. Μέσω της σχέσης σύνδεσης των δύο μεταβλητών παρατηρείται μια αντιστοιχία του χρόνου συγκέντρωσης κατά Giandotti και κατά Kirpich, σε συγκεκριμένο ύψος απορροής της βροχής. Γενικότερα, η κατανόηση της συμπεριφοράς του υδατικού συστήματος σε ένα πλημμυρικό επεισόδιο ενισχύεται μέσω της μελέτης διάδοσης του πλημμυρικού κύματος στην χωρική και χρονική διάσταση. Προς την κατεύθυνση αυτή, εκπονήθηκε η εν λόγω μελέτη διερεύνησης της μεταβλητότητας της χρονικής απόκρισης της λεκάνης, δίνοντας το έναυσμα για περαιτέρω έρευνα σε ένα γνωστικό αντικείμενο που βρίσκεται ακόμη σε πρώιμο στάδιο.