Με αφορμή την πλημμύρα της 15ης Δεκεμβρίου 2017 στη Μάνδρα Αττικής η μελετητική ομάδα Ι.Β. Τσίπηρας & Συνεργάτες διερεύνησε την υφιστάμενη υδραυλική κατάσταση της ευρύτερης περιοχής του οικισμού με βάση τα διαθέσιμα στοιχεία τοπογραφικού ανάγλυφου (DTM) από το Γεωλογικό Ινστιτούτο των ΗΠΑ και τις υφιστάμενες Εθνικές προδιαγραφές μελετών αντιπλημμυρικών έργων.
Η προσέγγιση δεν αφορά την αλόγιστη ανθρώπινη δραστηριότητα στη φυσιογραφία της εν λόγω λεκάνης απορροής για την οποία έχουν γίνει διαχρονικά εκτενείς αναφορές αλλά στο υφιστάμενο θεσμικό πλαίσιο αντιπλημμυρικής προστασίας για το οποίο ισχύουν τα εξής:
1) Το ΠΔ 696/74 του οποίου οι προδιαγραφές που αντιστοιχούν σε υδραυλικά έργα μεγάλων λεκανών απορροής (υδροϋλεκτρικά, φράγματα, αρδευτικά κ.λπ.) έχουν εφαρμοστεί διαχρονικά επιτυχώς, ωστόσο η εφαρμογή του (ορθολογική μέθοδος) για μικρές λεκάνες απορροής (<130km2) δεν ανταποκρίνονται στις σύγχρονες απαιτήσεις κατάρτισης των απαραιτήτων υδρογραφημάτων (χρονική εξέλιξη πλημμυρικής απορροής) για τον ασφαλή σχεδιασμό των υδραυλικών έργων αντιπλημμυρικής προστασίας.
2) Οι Οδηγίες Μελετών Οδικών Έργων(ΟΜΟΕ – ΑΣΥΕΟ/2002) οι οποίες προτείνουν τη χρήση υδρογραφημάτων και καταιγίδων εφαρμογής σύγχρονων μεθόδων (συνθετικό μοναδιαίο υδρογράφημα, μέθοδος SCS κ.λπ.) για την υδραυλική αντιμετώπιση των οδικών έργων.
3) Ο ν. 4258/2014 περί διαδικασίας οριοθέτησης και ρυθμίσεις θεμάτων για τα υδατορέματα ο οποίος εκσυγχρονίζει το υφιστάμενο καθεστώς των οριοθετήσεων και απαιτεί στις αντιπλημμυρικές μελέτες οριοθετήσεων τον υπολογισμό και χωροθέτηση των οριογραμμών και ζωνών πλημμύρας της αδιευθέτητης ροής των ομβρίων για την προστασία των μελλοντικών χρήσεων γης των ζωνών πλημμύρας και την σκοπιμότητα των έργων διευθέτησης.
4) Η κοινή υπουργική απόφαση140055/2017(ΦΕΚ Β΄ 428/15.2.2017) περί τεχνικών προδιαγραφών σύνταξης του περιεχομένου του φακέλου οριοθέτησης κατ’ εφαρμογή της παραγράφου 5 του άρθρου 2 του ν. 4258/2014 και διευκρινίσεις για την εφαρμογή της διαδικασίας οριοθέτησης.
5) Η Κοινοτική Οδηγία Πλαίσιο για τα Νερά 2000/60/ΕΚ και η Οδηγία 2007/60/ΕΚ για την αξιολόγηση και τη διαχείριση των κινδύνων πλημμύρας.
Η περίπτωση της Μάνδρας
Στο Πλαίσιο της Οδηγίας 2007/60/ΕΚ η περιοχή της Μάνδρας ανήκει στην υπολεκάνη του Σαρανταπόταμου του Υ.Δ. Αττικής (GR06) έκτασης 335.585km2 και στη Ζώνη Δυνητικά Υψηλού Κινδύνου Πλημμύρας Ασπροπύργου-Ελευσίνας με κωδικό GR06RAK0005.
Το γραφείο Ι.Β. Τσίπηρας και Συνεργάτες προκειμένου να προσδιορίσει τη ζώνη πλημμύρας και τις επιπτώσεις στη λεκάνη απορροής της ευρύτερης περιοχής της Μάνδρας συνέταξε αριθμητική προσομοίωση της εξέλιξης της πλημμύρας με εφαρμογή καταιγίδας 6 ωρών περιόδου επαναφοράς 50 ετών βασισμένη στις προδιαγραφές τηςΚΥΑ 140055/2017 (ΦΕΚ Β΄ 428/15.2.2017) σε συνδυασμό με τις ΟΜΟΕ/2002, η οποία παρουσιάζει την επικινδυνότητα της πλημμύρας (βάθη – ταχύτητες ροής).
Προσομοίωση Πλημμυρικής Απορροής
Υδρογραφικό δίκτυο
Το υδρογραφικό δίκτυο της περιοχής (Σχήμα 1.) χωρίζεται κυρίως σε 2 υπολεκάνες, την υπολεκάνη του ρέματος Σούρες και αυτή του ρέματος Αγ. Αικατερίνης το οποίο διασχίζει τον οικισμό της Μάνδρας, με τη συνολική λεκάνη να έχει έκταση 50 km2. Η μέση κλίση της λεκάνης κυμαίνεται σε ποσοστό 17%, με μέγιστο υψόμετρο τα 825μ. και ελάχιστο τα 12μ. ενώ ο μέσος προσανατολισμός του αναγλύφου είναι ανατολικός.
Σχήμα 1. Υδρογραφικό δίκτυο λεκάνης απορροής
Καταιγίδα εφαρμογής
Για την εκτίμηση της έντασης βροχόπτωσης οι μελετητές ανέτρεξαν στην (κατ’ εφαρμογή της Οδηγίας 2007/60/ΕΚ) κατάρτιση των όμβριων καμπυλών σε επίπεδο χώρας όπου ανατέθηκε από την Ειδική Γραμματεία Υδάτων στο πλαίσιο της εκπόνησης μελετών “Σχεδίων Διαχείρισης Κινδύνων Πλημμύρας Λεκανών Απορροής Ποταμών”. Η υλοποίησή του αφορά τον υπολογισμό της όμβριας καμπύλης και συνεπώς της καταιγίδας σχεδιασμού στα διάφορα υδρολογικά σενάρια πιθανότητας εμφάνισης πλημμύρας σε κάθε Υδατικό Διαμέρισμα της χώρας.
Σύμφωνα με τα δεδομένα του βροχομετρικού σταθμού της Μάνδρας (κωδ. 292) του Υ.Δ. Αττικής (GR06) υπολογίστηκε το υετόγραμμα σχεδιασμού με τη μέθοδο alternating block (Chow et al., 1988) για διάρκεια βροχόπτωσης 6 ωρών (Σχήμα 2.) το οποίο δίνει συνολικό ύψος βροχής 112.05mm.
Σχήμα 2. Σχηματική γραφική παράσταση υετογραφήματος με τη μέθοδο alternating block.
Υπολογισμός ωφέλιμης βροχόπτωσης
Για τον υπολογισμό της καθαρής βροχόπτωσηςχρησιμοποιήθηκε η μέθοδος της Soil Conservation Service των ΗΠΑ (SCS, 1972) η οποία υπολογίζει και τις απώλειες βροχόπτωσης.
Για τον καθορισμό των απωλειών υπολογίζεται η παράμετρος CN (αριθμός καμπύλης απορροής) της λεκάνης απορροής η οποία σχετίζεται με το σύμπλοκο εδάφους – βλάστησης ήτοι:
α) Τον τύπο του εδάφους και τη διαπερατότητά του
β) Τον τύπο των προηγηθεισών συνθηκών υγρασίας και
γ) Τον τύπο των χρήσεων γης.
Σύμφωνα με τα στοιχεία που διατίθενται για την περιοχή ο αριθμός CN εκτιμήθηκε σε 70.81 και το περίσσευμα βροχής συνολικού ύψους 42.38mm φαίνεται στο Σχήμα 3.
Σύμφωνα με τις παραδοχές των μελετητών οι απώλειες βροχόπτωσης εκτιμώνται στο 60% του συνολικού επεισοδίου.
Υδραυλική επίλυση
Για την υδραυλική επίλυση χρησιμοποιήθηκε το υδραυλικό λογισμικό HEC-RAS. Το πακέτο HEC-RAS αναπτύχθηκε από το Αμερικάνικο Στρατιωτικό Σώμα Μηχανικών (U.S. Army Corps of Engineers) για την εκτέλεση υδραυλικών υπολογισμών σε μονοδιάστατη και δισδιάστατη ροή (έκδοση HEC-RAS> 5.0).
Για την πληρέστερη προσομοίωση της πλημμύρας το ψηφιακό μοντέλο εδάφους (DTM) ομαλοποιήθηκε και εμπλουτίστηκε με τα κτίρια όπως εμφανίζονται στην ευρύτερη περιοχή του οικισμού της Μάνδρας (Εικόνα 1.) ενώ οι χρήσεις γης παρουσιάζονται στην Εικόνα 2.
Για την υδραυλική προσομοίωση η έκταση της λεκάνης απορροής διακριτοποιήθηκε σε κελιά μεγέθους 6x6m στο σύνολό της ενώ οι συνοριακές συνθήκες εισήχθησαν σε τμήμα της λεκάνης στην έξοδό της με στοιχεία την κλίση του αναγλύφου 8‰. Η διακριτοποίηση και οι συνοριακές συνθήκες φαίνονται στην Εικόνα 3.
Εικόνα 3. Περιοχή δισδιάστατης ροής – συνοριακές συνθήκες
Για την επίλυση οι μελετητές εισήγαγαν το υετόγραμμα περισσεύματος βροχής σε όλη την έκταση της λεκάνης ενώ καθόρισαν τους συντελεστές Manning του αναγλύφου ανάλογα με τις χρήσεις γης και το οδικό δίκτυο.
Αποτελέσματα προσομοίωσης πλημμύρας
Τα μέγιστα βάθη της πλημμυρικής κατάκλυσης στην καταιγίδα υπολογισμού παρουσιάζονται στην Εικόνα 4.
Εικόνα 4. Μέγιστα βάθη – ζώνες πλημμύρας της καταιγίδας εφαρμογής
Όπως φαίνεται και στην εικόνα τα βάθη πλημμύρας κυμαίνονται στα σκουρότερα χρώματα στο 1.5-2μ ενώ υπάρχουν σημεία όπου τα βάθη ξεπερνούν τα 3μ.
Στα παρακάτω γραφήματα παρουσιάζεται η εξέλιξη των παροχών (Σχήμα 4.) και του πλημμυρικού όγκου (Σχήμα 5.) στη διάρκεια της 6ωρης καταιγίδας στο ρέμα Αγίας Αικατερίνης ανάντι του οικισμού της Μάνδρας.
Σχήμα 4. Πλημμυρικές παροχές του ρέματος Αγ. Αικατερίνης ανάντι της Μάνδρας
Σχήμα 5. Εξέλιξη πλημμυρικού όγκου του ρέματος Αγ. Αικατερίνης ανάντι της Μάνδρας
Η μέγιστη παροχή του ρέματος Αγίας Αικατερίνης ξεπερνάει τα 80m³/sec ενώ ο πλημμυρικός όγκος στο τέλος της καταιγίδας τα 410,000 m³. Αντίστοιχα τα γραφήματα πλημμυρικής παροχής και πλημμυρικού όγκου για το ρέμα Σούρες ανάντι του οικισμού φαίνονται στα σχήματα 6 και 7.
Σχήμα 6. Πλημμυρικές παροχές του ρέματος Σούρες ανάντι της Μάνδρας
Σχήμα 7. Εξέλιξη πλημμυρικού όγκου του ρέματος Σούρες ανάντι της Μάνδρας
Για το ρέμα Σούρες η μέγιστη πλημμυρική παροχή φτάνει τα 75 m3/sec ενώ ο πλημμυρικός όγκος στο τέλος της καταιγίδας τα 430,000 m3. Στην Εικόνα 5. παρουσιάζονται οι μέγιστες ταχύτητες της ροής στον οικισμό της Μάνδρας.
Εικόνα 5. Μέγιστες ταχύτητες ροής του πλημμυρικού επεισοδίου μελέτης
Σύμφωνα με την προσομοίωση οι μέγιστες ταχύτητες που παρατηρούνται ξεπερνούν τα 7m/sec στο ρέμα Σούρες αλλά και στη ροή κατά μήκος των δρόμων κατάκλυσης του οικισμού.
Στους παρακάτω σύνδεσμους παρουσιάζεται σε βίντεο η εξέλιξη της πλημμύρας για την 6ωρη βροχόπτωση Τ= 50 ετών και οι διευθύνσεις των ταχυτήτων στις περιοχές κατάκλυσης.
Το υφιστάμενο θεσμικό πλαίσιο αντιπλημμυρικών έργων (οριοθέτησης ρεμάτων) απαιτεί εφαρμογή σύγχρονων υδρολογικών-υδραυλικών μεθόδων κάτω από τεχνολογίες αιχμής με στόχο την υλοποίηση ασφαλών αντιπλημμυρικών έργων σε βάθος χρόνου 50-ετίας.
Η μελέτη κατάρτισης των ζωνών πλημμύρας (οριογραμμές αδιευθέτητης ροής) που περιλαμβάνουν αστικές περιοχές ή περιοχές έργων υποδομής προσδιορίζει την επικινδυνότητα των ζωνών κατάκλυσης και διευκολύνει τους αρμόδιους φορείς αναφορικά με την λήψη σχετικών αποφάσεων μελέτης και υλοποίησης αντιπλημμυρικών έργων.
Με βάση με την Οδηγία 2007/60 θα πρέπει να εξεταστεί η δυνατότητα από το ΥΠΕΚΑ της κατάρτισης χαρτών κινδύνου πλημμύρας στις εν δυνάμει περιοχές κινδύνου πλημμύρας, όπως έχουν ήδη προσδιοριστεί, με διαδικασίες fast-track. Η επικινδυνότητα των εν λόγω περιοχών θα ενταχθεί στο πλαίσιο αντιπλημμυρικής πολιτικής των αρμοδίων φορέων και θα ιεραρχηθεί η μελέτη και υλοποίηση των αντιπλημμυρικών έργων.
Η εταιρία χαρτογράφησης κτηματολογίου (ΕΚΧΑ Α.Ε.) θα πρέπει να εξετάσει την δυνατότητα χορήγησης ψηφιακών μοντέλων εδάφους (DTM) απευθείας σε ιδιώτες επιστήμονες με ευέλικτες διαδικασίες χωρίς την μεσολάβηση ενδιαμέσων φορέων.
Συντελεστές Μελέτης:
Ομάδα Μελέτης: Τσίπηρας Β. Ιωάννης (Αγρ. Τοπογράφος Μηχανικός – Συντονιστής Ομάδας Μελέτης – Μελετητής Υδραυλικών Έργων, email:itsipiras@gmail.com) – Μαρίνης Α. Παύλος (Πολιτικός Μηχανικός – Περιβαλλοντικός Μελετητής, email: marinisp@yahoo.gr)