The flood generation of the mountainous drainage basins in the area of Cholomontas Chalkidiki

Flood management constitutes a key issue throughout the world at regional as well as national level, influencing human lives and activities. The majority of floods are unlikely to be fully predictable, but it is feasible to reduce the intensity and the resulting risks, through appropriate infrastructure management and construction plans. The purpose of this doctoral research dissertation is to estimate the flood risk in the area of North East Chalkidiki and Southeastern Thessaloniki and, more specifically, the torrents draining Mount Holomontas and Stratoniko Oros. After the investigation and identification of the areas that are the most vulnerable to floods, taking into account the history of floods of the area, 15 drainage basins were included in the study area. An important role to the selection process of the study area was also the fact that there was not any other recorded research to produce flood hazard maps in the specific area. The publication of the Central Macedonia Floodplain Flood Risk Management Plan did not at all decrease the work and significance of this PhD thesis, whereas the implementation of this work became even more urgent and necessary, since the abovementioned management plan left out of the study many basins and torrents that they have been causing a high incidence of intensive torrential phenomena in the region. In the present work, the available databases in which there are recordings of flood phenomena were searched for, as well as details of the extent of the damages caused and the impact on the local communities, in order to identify the places where the most problems in the Chalkidiki region are being faced over time. The estimation of 24-hour maximum rainfall values for 50, 100, and 1000-years return periods was performed by statistical analysis at the peak values of Time-series obtained from the available Meteorological Stations of the study area. For the allocation of the maximum rainfalls of 24-hour duration, the storm type III of the Soil Conservation Service (SCS) was used. The rainfall-runoff model SCS-CN was applied, in order to calculate the peak discharge of each torrent in the study area for return periods of 50, 100, and 1000 years. The Giandotti formula was used to estimate the concentration time (tc). The HEC - RAS (US Army Corps of Engineers 2010) software was used, in which the hydraulic simulation of floods was performed for a return period of 50, 100, and 1000 years. The peak discharge value, that is able to be drained from the cross sections situated at the most critical points of the examined torrents, was calculated. In conclusion, the analysis of the data and the results reveals that the amount of the surface runoff produced depends mainly on the predominantly torrential petrographic formation, secondary to the prevailing conditions of land use and subsequently to the relief (mean slope) of the catchment area, while at the same time a significant role in the water concentration rate plays the shape and size (area) of the basin. The calculation of the peak discharge of the technical works that have been constructed transversally or parallel to the torrent beds reveals that most of the technical works have been constructed taking into account the maximum discharge of a return period of 100 years. In most cases of flood phenomena in the research area, these phenomena would be prevented if the infrastructure works had constructed using larger return period. The created flood hazard maps show that the torrents that cross or pass near to the settlements in the examined area are potentially very dangerous and can cause or have already caused severe damage. Finally, for each of the torrents that are characterized by increased flood risk, the necessary appropriate technical works and projects were proposed, aiming to the prevention of flood and corrosion phenomena and therefore, to the reduction of the risk in the study area.Η διαχείριση των πλημμυρών αποτελεί βασικό ζήτημα σε περιφερειακό και τοπικό επίπεδο σε ολόκληρο τον κόσμο, επηρεάζοντας τις ανθρώπινες ζωές και δραστηριότητες. Η πλειονότητα των πλημμυρών είναι απίθανο να προβλεφθεί πλήρως, αλλά είναι εφικτό να μειωθεί η ένταση και οι κίνδυνοι που προκύπτουν από αυτές, μέσω κατάλληλων σχεδίων διαχείρισης και κατασκευής υποδομών. Σκοπός της παρούσας διδακτορικής διατριβής είναι η εκτίμηση της πλημμυρικής επικινδυνότητας στην περιοχή της Βορειοανατολικής Χαλκιδικής και Νοτιοανατολικής Θεσσαλονίκης και πιο συγκεκριμένα, των χειμάρρων που αποστραγγίζουν το Όρος Χολομώντα και το Στρατονικό Όρος. Έπειτα από έρευνα και εντοπισμό των πιο ευπαθών σε πλημμύρα περιοχών, λαμβάνοντας υπόψιν τις ιστορικές πλημμύρες της περιοχής, επιλέχθηκαν 15 λεκάνες απορροής. Σημαντική συμβολή στην επιλογή είχε και το γεγονός ότι δεν είχε προηγηθεί άλλη ερευνητική προσπάθεια με σκοπό την παραγωγή χαρτών πλημμυρικής επικινδυνότητας στην περιοχή. Η δημοσίευση του Σχεδίου Διαχείρισης Κινδύνων Πλημμύρας Λεκανών Απορροής (ΣΔΚΠΛΑ) Κεντρικής Μακεδονίας δεν αφαίρεσε όγκο δουλειάς από τη διδακτορική διατριβή, αντιθέτως κατέστη ακόμη υψηλότερης σημασίας και αναγκαιότητας, διότι αφέθηκαν εκτός μελέτης ΣΔΚΠΛΑ χείμαρροι οι οποίοι διαχρονικά δημιουργούν έντονα χειμαρρικά φαινόμενα στην περιοχή. Στο παρόν έργο, πραγματοποιήθηκε αναζήτηση των διαθέσιμων βάσεων δεδομένων στις οποίες υπάρχουν καταγραφές πλημμυρικών φαινομένων και λεπτομέρειες για το ύψος των ζημιών που προκάλεσαν καθώς και τον αντίκτυπο στις τοπικές κοινωνίες, με σκοπό να εντοπισθούν τα σημεία που αντιμετωπίζουν διαχρονικά τα περισσότερα προβλήματα στην περιοχή της Χαλκιδικής. Η εκτίμηση των μέγιστων τιμών βροχόπτωσης 24ωρης διάρκειας για περιόδους επαναφοράς 50, 100 και 1000 έτη, υλοποιήθηκε με τη στατιστική ανάλυση στις μέγιστες τιμές των χρονοσειρών από τους διαθέσιμους Μετεωρολογικούς Σταθμούς της περιοχής έρευνας. Για τον επιμερισμό των μέγιστων βροχοπτώσεων 24ωρης διάρκειας χρησιμοποιήθηκε ο τύπος καταιγίδας ΙΙΙ της Soil Conservation Service (SCS). Εφαρμόστηκε το μοντέλο βροχής-απορροής SCS – CN με σκοπό τον υπολογισμό της μέγιστης παροχής των χειμάρρων της περιοχής έρευνας για περιόδους επαναφοράς 50, 100 και 1000 έτη. Για την εκτίμηση του χρόνου συγκέντρωσης (tc) χρησιμοποιήθηκε ο τύπος του Giandotti. Χρησιμοποιήθηκε το λογισμικό HEC – RAS (U.S. Army Corps of Engineers 2010), στο οποίο πραγματοποιήθηκε η υδραυλική προσομοίωση των πλημμυρών για περιόδους επαναφοράς 50, 100 και 1000 έτη. Πραγματοποιήθηκε υπολογισμός της μέγιστης παροχής, η οποία είναι δυνατόν να παροχετευθεί από διατομές σε κρίσιμα σημεία των χειμάρρων της περιοχής έρευνας. Συμπερασματικά, από την ανάλυση των δεδομένων και των αποτελεσμάτων προκύπτει ότι η ποσότητα της παραγόμενης επιφανειακής απορροής εξαρτάται κυρίως από τον κυρίαρχο χειμαρρικό πετρολογικό σχηματισμό, δευτερευόντως από τις επικρατούσες συνθήκες χρήσεων γης και ακολούθως από το ανάγλυφο (μέση κλίση) της λεκάνης απορροής, ενώ παράλληλα σημαντικό ρόλο στην ταχύτητα συγκέντρωσης της απορροής διαδραματίζει το σχήμα και το εμβαδόν της λεκάνης απορροής. Από τον υπολογισμό της μέγιστης παροχετευτικότητας των τεχνικών έργων τα οποία έχουν κατασκευαστεί εγκάρσια ή παράλληλα στις κοίτες των χειμάρρων (οχετοί, γέφυρες διαμόρφωση διατομής της κοίτης), προκύπτει ότι, τα περισσότερα τεχνικά έργα έχουν κατασκευαστεί λαμβάνοντας υπόψιν τη μέγιστη παροχή με περίοδο επαναφοράς τα 100 έτη. Στις περισσότερες περιπτώσεις πλημμυρικών φαινομένων στην περιοχή, αυτά θα είχαν αποφευχθεί αν είχαν κατασκευαστεί έργα χρησιμοποιώντας μεγαλύτερη περίοδο επαναφοράς. Η δημιουργία χαρτών πλημμυρικής επικινδυνότητας κατέδειξε ότι οι χείμαρροι, οι οποίοι διασχίζουν ή περνούν κοντά από τους οικισμούς τις περιοχής έρευνας είναι δυνητικά πολύ επικίνδυνοι και μπορούν να προκαλέσουν ή έχουν ήδη προκαλέσει σοβαρές καταστροφές. Τέλος, για κάθε χείμαρρο ο οποίος παρουσιάζει αυξημένη πλημμυρική επικινδυνότητα προτείνονται τα αναγκαία αντιπλημμυρικά και αντιδιαβρωτικά έργα, με σκοπό τη μείωση της επικινδυνότητας