Περιγραφή της Λεκάνης Απορροής της Καλλονής, Λέσβου και του Συστήματος Έγκαιρης Προειδοποίησης Κινδύνου Πλημμύρας

αν. καθηγ. Τζωράκη Ουρανία, Τμήμα Ωκαενογραφίας και Θαλασσίων Ερευνών

Κουτσοβίλη Ελεάνα, Υπ.Διδάκτωρ, ΤΩΘΕ

Πανεπιστήμιο Αιγαίου

 

Περιγραφή της Λεκάνης Απορροής του ρέματος της Καλλονής

Η Λέσβος παρουσιάζει μία από τις υψηλότερες συχνότητες πλημμυρών στην Ελλάδα, κατά μέσο όρο μία (1) πλημμύρα ανά 2.6 έτη με βάση στοιχεία που συλλέχθηκαν μεταξύ 1952 και 2017 (Λέκκας Ε., 2017). Οι πλημμύρες δείχνουν υψηλή εποχικότητα, οι περισσότερες από τις οποίες συμβαίνουν μεταξύ των μηνών Οκτωβρίου και Φεβρουαρίου. Χαρακτηρίζονται ως αιφνίδιες πλημμύρες μικρής διάρκειας με ταχεία άνοδο της στάθμης του νερού και είναι αποτέλεσμα καταιγίδων υψηλής έντασης και μικρής διάρκειας.

Η λεκάνη απορροής της Καλλονής έχει έκταση περίπου 39 km2 (Εικόνα 1). Η Καλλονή, η δεύτερη μεγαλύτερη πόλη στη Λέσβο, βρίσκεται στο Νοτιοδυτικό τμήμα του νησιού και είναι μια από τις πόλεις που πλήττεται σε μεγαλύτερο βαθμό από πλημμυρικά φαινόμενα. Σημαντικές πλημμύρες συνέβησαν το 1986, 2005, 2011 και 2016 (Matrai and Tzoraki, 2018).

Η πόλη της Καλλονής διασχίζεται από τον ποταμό Αχερώνα, όπου αποτελείται από τα ρέματα του Κυπριανού και Λαχανικού που ενώνονται λίγο πριν τον οικισμό, σύμφωνα με το χάρτη 1:50,000 του ΙΓΜΕ (Εικόνα 2). Στο σημείο ένωσης των δύο ποταμών, ένας τοίχος ανυψώθηκε το 2015 στις όχθες του ποταμού, με στόχο να αποφευχθεί η υπερχείλιση κατά τη διάρκεια ραγδαίων πλημμυρών και μεγάλων παροχών. Πολλά χρόνια πριν, η κοίτη του Αχερώνα εγκιβωτίστηκε και καλύφθηκε σε μεγάλο μήκος εντός του οικισμού, ώστε να διαμορφωθεί δρόμος, πλατεία, πεζοδρόμια και χώροι στάθμευσης. Συνεπώς, κατά τη διάρκεια βροχοπτώσεων η παροχέτευση των όμβριων υδάτων γίνεται μέσω αυτής της «σήραγγας». Δυστυχώς, δεν υπήρξε πρόβλεψη για την εύκολη πρόσβαση και καθαρισμό της σήραγγας, με αποτέλεσμα τη βαθμιαία συγκράτηση μέσα σε αυτή φερτών υλικών και στερεών αποβλήτων και τελικά τη μείωση της παροχετευτικότητας του ποταμού στη θέση αυτή. Σήμερα είναι άγνωστη η εναπομένουσα διατομή της σήραγγας για την ελεύθερη δίοδο των όμβριων υδάτων.

Λεκάνη απορροής Καλλονής, Λέσβου

Χάρτης- Ποταμός Αχερώνας, Καλλονής

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Γεωμορφολογικά Χαρακτηριστικά Λεκάνης Απορροής Καλλονής

 

Οριοθέτηση υπολεκανών και υδρογραφικού δικτύου

Έπειτα από γεωμορφολογική ανάλυση που πραγματοποιήθηκε από το λογισμικό ArcGIS και συγκεκριμένα τη χρήση της εργαλειοθήκης ArcHydro, για την περιοχή μελέτης της Καλλονής, οριοθετήθηκαν 23 υπολεκάνες και 23 τμήματα ρέματος αντίστοιχα για κάθε υπολεκάνη (Εικόνα 3).

Το υδρογραφικό δίκτυο της περιοχής μελέτης επηρεάζεται από την τοπική μορφολογία που έχει καθοριστεί από την τεκτονική δομή και την φύση των πετρωμάτων. Η βασική τεκτονική δομή είναι επίσης εκείνη που καθορίζει και την διεύθυνση των ποταμών και των χειμάρρων. Το πολυσχιδές και σχετικά απότομο ανάγλυφο της ευρύτερης λεκάνης απορροής της Καλλονής και οι ραγδαίες βροχοπτώσεις δημιουργούν ευνοϊκές συνθήκες σχηματισμού ποταμοχειμάρρων. Έτσι, το υδρογραφικό δίκτυο της Καλλονής χαρακτηρίζεται ως δενδριτικού τύπου με πολλούς εφήμερους χειμάρρους διαλείπουσας ροής, στις εκβολές των οποίων, στη παράκτια πεδινή ζώνη, αναπτύσσονται αρκετοί υγρότοποι και ελώδης εκτάσεις.

  1. Τοπογραφικό ανάγλυφο

Το τοπογραφικό ανάγλυφο της λεκάνης απορροής ποικίλει από πεδινό έως ορεινό, με υψόμετρο που φθάνει στα βορειοδυτικά τα 675 m. Το βορειοδυτικό και δυτικό τμήμα της περιοχής μελέτης είναι ορεινό, ενώ το βορειοανατολικό και κεντρικό είναι ενδιάμεσο λοφώδες, με μέσο υψόμετρο τα 300 m. Στο νότιο τμήμα της περιοχή μελέτης εντοπίζεται μία μεγάλη πεδινή έκταση με υψόμετρο σχεδόν ίσο με το θαλάσσιο υψόμετρο.

Υψομετρικός χάρτης εδάφους

 

 

2.    Γεωλογία

Γεωλογικός χάρτης περιοχής

Στην περιοχή της Καλλονής οι κυριότεροι γεωλογικοί σχηματισμοί είναι οι τεταρτογενείς αποθέσεις ολόκαινου, που εντοπίζονται στο Νότιο τμήμα της λεκάνης και οι σχηματισμοί του σχιστόλιθου, φυλλίτη και καολινίτη στο Βόρειο τμήμα, όπως φαίνεται στην Εικόνα 5.

Ο σχιστόλιθος και ο φυλλίτης που εντοπίζονται στο ανάντη ορεινό τμήμα της λεκάνης, είναι σχηματισμοί που παρουσιάζουν υψηλή κατολισθητική επικινδυνότητα. Επιπλέον, χαρακτηρίζονται από πολύ μικρή υδροπερατότητα, με αποτέλεσμα να δημιουργούν υψηλή επιφανειακή απορροή και συνεπώς πολύ υψηλό κίνδυνο εμφάνισης πλημμυρικών φαινομένων.

Οι αποθέσεις τεταρτογενούς ολόκαινου της περιοχής συνίστανται κυρίως από αλλούβια, κροκάλες, αµµούχες άργιλοι και κώνους κορηµάτων. Οι ολοκαινικές αποθέσεις απαντώνται στις κοίτες των ρεμάτων, στις κλιτύες των βουνών και των λόφων και καλύπτουν τις πεδινές εκτάσεις των λεκανών και της παραλιακής ζώνης. Όμοια και αυτοί χαρακτηρίζονται από σχετικά μικρή υδροπερατότητα και παρουσιάζουν υψηλό κίνδυνο εμφάνισης πλημμύρας.

Όσων αφορά στους ορυκτούς πόρους, στην περιοχή Πετσοφά Καλλονής έχουν αναγνωριστεί κοιτάσματα περλίτη, ενώ συναντώνται σε ορισμένες θέσεις εγκαταλελειμμένα μικρά λατομεία κυρίως υλικών οδοποιίας.

 

  1. Χρήσεις Γης

Χάρτης χρήσεων γης περιοχής

Οι χρήσεις γης της περιοχής μελέτης της Καλλονής (Εικόνα 6) αποτελούνται κυρίως από χαμηλή βλάστηση (θάμνοι, λιβάδια, αείφυλλα σκλυρόφυλλα) σε ποσοστό 33,40% και καλλιέργειες σε ποσοστό 30,43%. Επίσης η έκταση καλύπτεται σε μεγάλο ποσοστό 28,25% από κωνοφόρα δάση. Σε μικρότερο ποσοστό 7,23% εντοπίζονται και δέντρα Δρυς, κυρίως στο βόρειο τμήμα της περιοχής. Τέλος, σε αρκετά μικρά ποσοστά εντοπίζονται οι αστικές περιοχές (0.64%) και οι υδάτινες επιφάνειες (0,05%). Τα συγκεντρωτικά ποσοστά των χρήσεων γης φαίνονται στο Διάγραμμα 1 παρακάτω.

 

 

 

 

 

 

Τρόπος παρακολούθησης /μετρήσεως του φαινομένου της Πλημμύρας 

 

Στα πλαίσια της έγκαιρης προειδοποίησης για πλημμυρικό κίνδυνο στην πόλη της Καλλονής έχει εγκατασταθεί τηλεμετρικό σταθμήμετρο αποτελούμενο από μονάδα τηλεμετρίας, λογισμικό λήψης και επεξεργασίας των μετρήσεων, ραντάρ μέτρησης στάθμης νερού και αισθητήρα βροχόπτωσης (Εικόνα 7). Η έναρξη της λειτουργίας του αυτόματου σταθμηγράφου στην Καλλονή  πραγματοποιήθηκε το Νοέμβριο του 2018, στα πλαίσια του έργου ERMIS-F Διαδικτυακή Υπηρεσία Περιβαλλοντικών Κινδύνων- Πλημμύρες (https://ermis-f.eu/) από το Πανεπιστήμιο Αιγαίου και υπό την επίβλεψη της Επίκ. Καθηγήτριας κα Ο. Τζωράκη (Διαχείριση Λεκάνης Απορροής και Παρακτίου Περιβάλλοντος, Τμήμα Ωκεανογραφίας και Θαλασσίων Βιοεπιστημών).

Ο σταθμός δίνει σε πραγματικό χρόνο την άνοδο της στάθμης του ποταμού και μπορεί να εξυπηρετήσει σκοπούς έγκαιρης προειδοποίησης πλημμύρας για την πόλη της Καλλονής. Το όργανο συνοδεύεται με βροχομετρικό σταθμό στην ίδια θέση και με έναν αυτόματο ασύρματο μετεωρολογικό σταθμό (οίκου DAVIS Αμερικής) ανάντι στη περιοχή της Στύψης (Εικόνα 8). Επίσης, έχει συνδεθεί με το υφιστάμενο όργανο μέτρησης στάθμης στον ποταμό Τσικνιά, της Περιφέρειας Βορείου Αιγαίου. Η καταγραφή του μετεωρολογικού σταθμού στην στύψη παρουσιάζεται σε πραγματικό χρόνο στον ιστότοπο:   http://penteli.meteo.gr/stations/stypsi/ .

Τηλεμετρικός σταθμός καταγραφής στάθμης, στην Καλλονή

Ο μετεωρολογικός σταθμός, εγκατεστημένος στη Στύψη και στιγμιότυπο των μετρήσεών του

 

 

 

Τα πρώτα στοιχεία για την ενίσχυση της αντιπλημμυρικής πολιτικής προστασίας του Βορείου Αιγαίου αντλήθηκαν για τους μήνες Νοέμβριο και Δεκέμβριο του 2018. Μέσα στον οικισμό της Καλλονής η στάθμη του οργάνου έδειξε άνοδο μέχρι και μισό μέτρο της στάθμης του ποταμού μέσα σε λίγες ώρες(Διάγραμμα 2). Περαιτέρω έρευνα διενεργείται από το Πανεπιστήμιο Αιγαίου στα πλαίσια του έργου ERMIS-F για την ολοκλήρωση του σταθμού έγκαιρης προειδοποίησης πλημμύρας για την πόλη της Καλλονής, την ενσωμάτωσή της στην πλατφόρμα ERMIS-Flood και τη δημιουργία δέσμης διαχειριστικών μέτρων και προτάσεων για τη λύση του προβλήματος αυτού.

 

Στάθμη του ποταμού Αχερώνα στην Καλλονή

 

Τρόποι /στοιχεία για την έγκαιρη προειδοποίηση

Για την υλοποίηση του συστήματος έγκαιρης προειδοποίησης απαραίτητη είναι η δυνατότητα πρόβλεψης τυχόν πλημμυρικών γεγονότων μετά από έντονη βροχόπτωση. Η διαδικασία αυτή πραγματοποιείται μέσω μοντελοποίησης, καθώς προσομοιώνεται μαθηματικά η συσχέτιση μεταξύ βροχόπτωσης και όγκου απορροής, καθώς και οι υδραυλικές συνιστώσες της κίνησης του νερού στο πεδίο μελέτης. Για το σκοπό αυτό συνδυάζονται τα αποτελέσματα υδρολογικών και υδραυλικών μοντέλων (HEC-RAS και HEC-HMS), με σκοπό την προσομοίωση του πλημμυρικού κινδύνου στην πιλοτική περιοχή του οικισμού της Καλλονής.

Αρχικά, γίνεται χρήση των επεκτάσεων HEC-GeoHMS και HEC-GeoRAS του λογισμικού γεωγραφικών πληροφοριών ARC-GIS, για την ανάλυση των γεωμορφολογικών και υδρολογικών χαρακτηριστικών της λεκάνης απορροής, την οριοθέτηση των υπολεκανών και του υδρογραφικού δικτύου και τελικά την δημιουργία αρχείων εισόδου για τα λογισμικά προσομοίωσης (Εικόνα 9).

 

Οριοθέτηση υπολεκανών και υδρογραφικού δικτύου στο HEC-GeoHMS

 

Στη συνέχεια, λαμβάνει χώρα η μελέτη και προσομοίωση της επιφανειακής απορροής με το υδρολογικό μοντέλο HEC-HMS και υπολογίζονται τα υδρογραφήματα σχεδιασμού και οι παροχές αιχμής σε σχέση με το επαναφοράς τους. Τέλος πραγματοποιείται η υδραυλική προσομοίωση της ροής του υδατορρεύματος  με το υδραυλικό μοντέλο HEC-RAS για διαφορετικά σενάρια αιχμής πλημμύρας.

Η κατάρτιση των μοντέλων απαιτεί πρωτογενή στοιχεία, μετεωρολογικά και χωρικά, της περιοχής εφαρμογής. Για το σκοπό αυτό χρησιμοποιούνται δεδομένα από τον αυτόματο μετερεωλογικό σταθμό DAVIS PRO και από τον αυτόματο σταθμηγράφο στη Καλλονή, ενώ επιπλέον πραγματοποιούνται μετρήσεις πεδίου για τον υπολογισμό της επιφανειακής ροής με μυλίσκο στην πιλοτική περιοχή, έτσι ώστε να καταρτιστούν οι καμπύλες στάθμης – παροχής (Εικόνα 10). Οι καμπύλες αυτές χρησιμοποιούνται για την βαθμονόμηση των υδρολογικών και υδραυλικών μοντέλων. Επιπρόσθετα, πραγματοποιείται τοπογραφική αποτύπωση της κοίτης των υδατορρρευμάτων με όργανο RTK-DGPS (Real-Time Kinematic and Differential GPS), με σκοπό να καταγραφούν πυκνές διατομές κατά μήκος αυτής (Εικόνα 11-12). Η διατομές που προκύπτουν με τον τρόπο αυτό είναι υψηλής ακρίβειας και χρησιμοποιούνται για την διαδικασία υδραυλικής προσομοίωσης με τη χρήση του υδραυλικού μοντέλου HEC-RAS.

Μέτρηση ροών με μυλίσκο στη θέση του σταθμού στην Καλλονή

 

Τοπογραφικές μετρήσεις κοίτης και διατομών ρέματος στη Καλλονή

Τοπογραφικές μετρήσεις της κοίτης σε υψηλή ανάλυση

Έπειτα σειρά έχει η βαθμονόμηση (calibration) των υδρολογικών μοντέλων, ώστε να ανταποκρίνονται στην πραγματικότητα σε ικανοποιητικό βαθμό με τη χρήση κατάλληλων στατιστικών δεικτών. Για τον σκοπό αυτό χρησιμοποιούνται τα δεδομένα στάθμης πραγματικού χρόνου από τον αυτόματο σταθμηγράφο στην Καλλονή και μετατρέπονται σε παροχή μέσω της καμπύλης Στάθμης – Παροχής που υπολογίζεται από τις συχνές μετρήσεις πεδίου.

Το τελευταίο στάδιο αφορά τη σύνθεση και ανάλυση της υπάρχουσας πληροφορίας πραγματικής ή προσομοιωμένης, την κατανόηση των μηχανισμών και διεργασιών, την εξαγωγή συμπερασμάτων και τελικά την πρόβλεψη της πλημμυρικής συμπεριφοράς των ρεμάτων, κάτω από διαφορετικά σενάρια. Δημιουργούνται εξισώσεις που θα συσχετίζουν την μετεωρολογική και την υδρομετρική πληροφορία και υπολογίζονται τα προκαθορισμένα κατώφλια συσχέτισης, με στόχο την εύρυθμη λειτουργία του σταθμού έγκαιρης προειδοποίησης. Η απόκριση των εξισώσεων αυτών επαληθεύεται από καταγραφές του σταθμού κατά τη διάρκεια πλημμυρών. Με αυτές τις μεθόδους γίνεται δυνατή η παρακολούθηση των πλημμυρικών χαρακτηριστικών πριν, μετά αλλά και κατά την διάρκεια της πλημμύρας ενώ το σταθμός καταγραφής της στάθμης σε πραγματικό χρόνο λειτουργεί ως σύστημα έγκαιρης προειδοποίησης.

 

Αναφορές

  1. Matrai I., Tzoraki O., 2018, Assessing stakeholder perceptions regarding floods in Kalloni and Agia Paraskevi, Lesvos Greece, HYDROMEDIT Conference, 818-820
  2. Lekkas E. (2017). Εκτίμηση υδρομετεωρολογικών κινδύνων σε περιοχές με ιδιόμορφο γεωδυναμικό και γεωπεριβαλλοντικό καθεστώς. Η περίπτωση της νήσου Λέσβου. Μελέτη του ΕΚΠΑ από προγραμματική σύμβαση μεταξύ του ΕΚΠΑ της Περιφέρειας Β. Αιγαίου και του Δήμου Λέσβου

 

CONTACT US

    Μέγεθος γραμμάτων
    Αντίθεση

    Log in with your credentials

    Forgot your details?