Δήμος Σερρών - Μελέτη πλημμυρικών κυμάτων στον ποταμό Στρυμόνα

(Περίληψη του θέματος)

Σκοπός της μελέτης είναι η πρόβλεψη του ύψους της στάθμης σε πλημμυρικές καταστάσεις ροής του νερού, κατά μήκος της τεχνητής κοίτης του ποταμού Στρυμόνα στο βόρειο τμήμα της πεδιάδας Σερρών. Η τεχνητή κοίτη, μήκους 15χλμ. περιλαμβάνεται μεταξύ της γέφυρας Σιδηροκάστρου - Ν.Πετριτσίου και της εκβολής του ποταμού στη λίμνη Κερκίνη. Είναι το τμήμα του ποταμού που προσχώνεται συνεχώς με τις αποθέσεις φερτών υλικών (άμμου, ιλύος), με αποτέλεσμα τη συνεχή μείωση της παροχετευτικής ικανότητας της κοίτης.

Η πρακτική αξία της μελέτης είναι ότι, μπορούμε να γνωρίσουμε εκ των προτέρων, τι θα συμβεί αν εμφανισθεί κάποια πλημμύρα ανάλογη με αυτές που είχαμε στο παρελθόν.

Κύρια θέματα της μελέτης (συνοπτική περιγραφή):

Υδρολογικά στοιχεία

Σε παλαιότερες μελέτες υπάρχουν στοιχεία παροχών του ποταμού από το 1929 εώς το 1962, ενώ τέτοια στοιχεία δεν είχαμε μετά το 1962, για όλους τους μήνες του χρόνου.

Μετά τη συγκέντρωση - επεξεργασία των στοιχείων που έλειπαν, παρουσιάσθηκαν για πρώτη φορά στη μελέτη, πλήρη στοιχεία παροχών για όλους τους μήνες των ετών παρατηρήσεων, από το 1929 μέχρι και το 1993. Για κάθε μήνα δίνονται τρεις τιμές: Μέση μηνιαία και ελάχιστη-μέγιστη 24ωρη παροχή. Για τις περιόδους 1941-50 και 1975-81 δεν υπάρχουν παρατηρήσεις. Επί πλέον, δίνονται και στοιχεία όλων των πλημμυρών.

Γεωμετρικά στοιχεία του ποταμού

Με δύο προγράμματα ηλεκτρονικού υπολογιστή έγινε η επεξεργασία των διαθέσιμων στοιχείων αποτύπωσης της κοίτης και υπολογίσθηκαν τα γεωμετρικά στοιχεία της σε 61 ισαπέχουσες θέσεις (κάθε 250μ.) Οι υπολογισμοί του ύψους στάθμης νερού έγιναν στις θέσεις αυτές.

Όλα τα προγράμματα Η/Υ διαμορφώθηκαν από τον μελετητή.

Μαθηματικά μοντέλα

Τα φυσικά φαινόμενα της σταθερής και ασταθούς ροής του νερού περιγράφονται με μαθηματικές σχέσεις που μετασχηματίζονται έτσι ώστε, με τη χρήση προγραμμάτων Η/Υ, να είναι δυνατός ο υπολογισμός των αγνώστων παραμέτρων της ροής (στάθμη, παροχή) με βάση τα γνωστά γεωμετρικά στοιχεία του ποταμού. Αυτή η υπολογιστική διαδικασία αποτελεί το μαθηματικό μοντέλο.

Μαθηματικό μοντέλο σταθερής ροής

Επιλέχθηκε κάποια μέρα που ο Στρυμόνας είχε σταθερή ροή. Μετρήθηκε η σταθερή παροχή στην 1η θέση (γέφ. Σιδηροκάστρου). Ταυτόχρονα μετρήθηκαν τα βάθη νερού σε ορισμένες θέσεις στο μήκος των 15χλμ. Με την εφαρμογή και τη ρύθμιση του μοντέλου, έγινε αναπαραγωγή της σταθερής ροής, έτσι ώστε οι τιμές του βάθους που υπολογίσθηκαν να συμφωνούν με αυτές που μετρήθηκαν. Η ρύθμιση είναι μία επαναληπτική διαδικασία δοκιμών με σκοπό τον υπολογισμό των τιμών δύο συντελεστών: Τραχύτητας της κοίτης και πρόσθετων αντιστάσεων της ροής. Αυτοί έχουν άμεση σχέση με την τεχνητή και φυσική διαμόρφωση της κοίτης (αυξομειώσεις πλάτους, καμπυλότητα του άξονα, βλάστηση).

Μαθηματικό μοντέλο ασταθούς ροής (πλημμυρών)

ΠΛημμυρικό κύμα εμφανίζεται με την απότομη αύξηση της παροχής νερού. Υδρογράφημα είναι το διάγραμμα που παριστάνειτη μεταβολή της παροχής (αυξομείωση-μείωση) με το χρόνο.

Τα αποτελέσματα των προηγούμενων προγραμμάτων, μαζί με τα υδρογραφήματα παλαιοτέρων πλημμυρών, αποτελούν δεδομένα του τελικού προγράμματος Η/Υ, με το οποίο υπολογίσθηκε η στάθμη ροής κατά μήκος του ποταμού, για πέντε διαφορετικές καταστάσεις πλημμυρών με αιχμή παροχής: 500, 1000, 1500, 2000, και 3000 m3/s.

Κάθε μία από τις πέντε κλάσεις πλημμύρας σχεδιάστηκε έτσι ώστε να φαίνεται η στάθμη νερού και οι θέσεις υπερπήδησης των προστατευτικών αναχωμάτων σε κατά πλάτος τομές, μηκοτομές και οριζοντιογραφία του ποταμού. Το ουσιώδες συμπέρασμα είναι ότι, η παροχετευτική ικανότητα της κοίτης είναι 1500m3/s και μειώνεται όσο πλησιάζουμε στη λίμνη.