Αξιολόγηση χειμαρρικής επικινδυνότητας των ορεινών λεκανών απορροής της Θράκης με ανάπτυξη ευφυών πληροφοριακών συστημάτων

Τα πλημμυρικά φαινόμενα αποτελούν μια φυσική διαδικασία με ενδεχόμενες καταστροφικές επιπτώσεις που μπορεί να αποβούν μη αναστρέψιμες. Η γεωμορφολογία της περιοχής της Θράκης, σε συνδυασμό με τη σημαντική χωρική μεταβλητότητα της βροχής, δημιουργούν ευνοϊκές συνθήκες για την εκδήλωση τοπικών πλημμυρικών φαινομένων. Στη διδακτορική διατριβή εφαρμόσαμε την προσέγγιση της εκτίμησης τρωτότητας αιφνίδιων πλημμυρών για την περιοχή μελέτης, με χρήση του λογισμικού GIS και με συνδυασμό της ασαφούς λογικής και των τεχνητών νευρωνικών δικτύων, προκειμένου να ληφθούν τα κατάλληλα μέτρα πρόληψης και διαχείρισης. Εφαρμόστηκαν 3 μεθοδολογίες. Στην πρώτη μέθοδο του Κωτούλα, υπολογίστηκε η στεροπαροχή με τη μέθοδο Gavrilovic και το υδατικό ισοζύγιο με ετήσιο χρονικό βήμα. Στη συνέχεια με γεωχωρικές πράξεις και χρήση των γεωγραφικών συστημάτων πληροφορικής έλαβε χώρα η ταξινόμηση των υδρολεκανών σε πέντε κατηγορίες τρωτότητας από πολύ χαμηλή έως πολύ υψηλή. Στη δεύτερη μέθοδο αναπτύξαμε ένα μοντέλο ασαφούς λογικής χρησιμοποιώντας τους εξής παράγοντες: κλίση, έκθεση, συγκέντρωση ροής, δείκτη συρτικής δύναμης, συντελεστή απορροής κατά SCS, εδαφοκάλυψη, ένταση βροχόπτωσης, χρησιμοποιώντας την εξίσωση Modified Fournier index, το γεωλογικό υπόθεμα καθώς και τον δείκτη τοπογραφικής υγρασίας. Στη συνέχεια, με χρήση των συναρτήσεων συμμετοχής υπολογίστηκε ο βαθμός συμμετοχής κάθε παράγοντα. Κατόπιν ενοποιήθηκαν όλοι οι παράγοντες δίνοντας τη συνολική τρωτότητα και ταξινομήθηκαν στις ίδιες κατηγορίες. Το τελευταίο μοντέλο ταξινόμησης που δημιουργήσαμε βασίστηκε στα τεχνητά νευρωνικά δίκτυα. Χρησιμοποιώντας τους παραπάνω παράγοντες δημιουργήσαμε και δοκιμάσαμε διάφορα μοντέλα τεχνητών νευρωνικών δικτύων διαφορετικής δομής και διαφορετικών συναρτήσεων μεταφοράς. Μετά από στατιστικό έλεγχο επιλέξαμε το καλύτερο και ταξινομήσαμε τις λεκάνες στις ίδιες κατηγορίες. Για τον έλεγχο των αποτελεσμάτων των μοντέλων, τα συγκρίναμε με παρατηρημένες πλημμύρες. Τα αποτελέσματα έδειξαν τις λεκάνες με τη μεγαλύτερη τρωτότητα και προτείναμε μέτρα πρόληψης, προστασίας και αντιμετώπισης, ενώ ενδεικτικά οριοθετήσαμε μια πιθανή θέση πλημμύρας σε μια λεκάνη. Τα μοντέλα που αναπτύξαμε αποτελούν ένα πολύτιμο εργαλείο για την εφαρμογή της Ευρωπαϊκής Οδηγίας 2007/60, ενώ επιπλέον η χαρτογράφηση τρωτότητας πλημμυρών μπορεί να οδηγήσει σε άμεση παρέμβαση στα προκύπτοντα συμβάντα με ήπιες και συνδυαστικές παρεμβάσεις, ώστε να αποφευχθεί η αλλοίωση του τοπίου της περιοχής αλλά και να μην διαταραχθεί το υδρολογικό της καθεστώς