Περί ομβρίων υδάτων και απορροής αυτών

 

Όταν ασχολήθηκα για πρώτη φορά με μία μελέτη περισυλλογής ομβρίων υδάτων σε υπόγεια δεξαμενή της οποίας έπρεπε να υπολογίσω και τη χωρητικότητά της καθώς και τις αντλίες απορροής προς το δίκτυο ομβρίων της περιοχής συνάντησα περίεργα μεγέθη τα οποία κατ’ αρχήν με δυσκόλεψαν. Ενεργειακός μηχανικός εγώ, εμβαθύνοντας στο άπειρο βάθος των θεμάτων της ψύξης, του κλιματισμού, της ψυχρομετρίας, της ηλιακής απορρόφησης και της εκμετάλλευσή της ως θερμική ενέργεια, μη έχοντας καμία σχέση με τα όμβρια ύδατα και το αποχετευτικό δίκτυο, όταν ψάχνοντας μετεωρολογικά στοιχεία για την περιοχή, συνάντησα ως μία ακραία περίπτωση βροχής μία μονάδα μήκους ή έστω ύψους με κάποιον αριθμό που τη συνόδευε, του στυλ «50 χιλιοστά βροχής», δεν το κρύβω ότι δεν κατάλαβα τίποτα! Θα επιθυμούσα να μου πει ο μετεωρολόγος μία τιμή του στυλ: Χ κ.μ. την ώρα ανά τ.μ. βρεχόμενης επιφανείας. Οι ερωτήσεις που έκανα σε αρκετούς συναδέλφους και πολιτικούς μηχανικούς μου έδειχναν να καταλάβω ότι υπήρχε μία αοριστία αλλά και ένας φόβος του να χρησιμοποιηθεί απλά και μόνη αυτή η μονάδα του ύψους βροχής την οποία κανείς δεν μπόρεσε να μου την επεξηγήσει ακριβώς τι δηλώνει. Λίγο πριν απευθυνθώ σε μετεωρολόγους αποφάσισα να το ψάξω λίγο ακόμα περισσότερο. Ήδη είχα διαπιστώσει ότι μαζί με το ύψος βροχής ακολουθούσε συνήθως και κάποιος χρόνος, π.χ. 24ωρο, έτος, μήνας κοκ. Στη συνέχεια, ξετυλίχθηκε το κουβάρι και όλος ο «γρίφος» λύθηκε μονομιάς. Για τον λόγο αυτόν γράφω σήμερα (Οκτώβριος του 2007) το κειμενάκι αυτό ώστε κάποιοι συνάδελφοι που έχουν ίδιες απορίες με εμένα να τις λύσουν.

Διαπιστώνει λοιπόν κάποιος που ασχοληθεί περισσότερο ότι η τιμή του ύψους βροχής μας τα λέει όλα και δεν χρειάζεται ο μετεωρολόγος να μας δώσει περαιτέρω στοιχεία. Αυτό αποδεικνύεται ως εξής. Έστω ότι διαθέτουμε το ύψος βροχής C για μία περιοχή. Εμείς ενδιαφερόμαστε για μία συγκεκριμένη επιφάνεια Β να βρούμε την ποσότητα του νερού Α που περισυλλέγουμε από αυτήν κατά μία νεροποντή. Οι σχέσεις που ακολουθούν είναι προφανείς:

Επειδή προφανώς ο αριθμός σε μέτρα είναι πολύ μικρός χρησιμοποιούμε τα χιλιοστά που είναι πρακτικά πολύ πιο εύχρηστος.

Η παραπάνω σχέση λοιπόν μου δίνει τα πάντα διότι αν ενδιαφέρομαι να περισυλλέξω τα νερά μίας ταράτσας π.χ. Β=250 m² γνωρίζοντας ότι η περιοχή έχει δώσει πριν μερικά χρόνια σε έντονα πλημμυρικά φυσικά φαινόμενα όπου έτρεχε η πυροσβεστική και δεν έφτανε, 85 χιλιοστά βροχής σε δύο ώρες! Αυτό το μέγεθος μου αρκεί. Από την παραπάνω σχέση γνωρίζω ότι C=0,085 m & B=250 m², Α=ΒΧC = 21,25 m³ όγκος νερού που πρέπει αφενός να οδηγήσω τα νερά σε μία δεξαμενή και στη συνέχεια μέσα σε δύο ώρες να τον έχω μεταφέρει μέσα στο δίκτυο ομβρίων του δήμου. Βάσει αυτών των στοιχείων θα υπολογίσω την δεξαμενή μου και τις αντλίες μου. Ενδέχεται το πλημμυρικό φαινόμενο αυτό να επαναληφθεί ξανά μετά από 10 χρόνια. Ο μηχανικός όμως θα πρέπει να δέσει τον γάιδαρό του διότι έστω και μία φορά στα 10 χρόνια να έχω μία πλημμύρα στο γκαράζ, αυτό σημαίνει ανυπολόγιστες ζημιές.

 

Υπολογισμός δεξαμενής νερού ή φρεατίου:

Η δεξαμενή είναι ο νεκρός χρόνος περισυλλογής των υδάτων σε περίπτωση που συμβεί κάποιο μικρό πρόβλημα και αργήσει να ξεκινήσει η αντλία να τα πετά προς το δίκτυο ομβρίων της περιοχής. Εδώ δεν βρήκα κάποια οδηγία αλλά σκέφτηκα πρακτικά: το έντονο φαινόμενο διαρκεί συνήθως ένα δίωρο, δεν πρέπει να έχω έναν buffer της τάξης του 20% του χρόνου αυτού; Που σημαίνει 21,25 επί 20% = 4 με 5 m³ δεξαμενή.

Για την ράμπα του γκαράζ που ήταν κάπου 35 τ.μ. ασκεπής έχω αντίστοιχα: Α = 3 m³ νερού και ανοίχθηκε φρεάτιο 3 Χ 20% = 600 λίτρα (1,50 Χ 0,60 Χ 0,70)

 

Υπολογισμός αντλίας

Η αντλία στην πρώτη περίπτωση θα πρέπει να είναι δυναμικότητας 21,25 / 2 = ~11 m³/h ενώ στη δεύτερη περίπτωση της ράμπας αρκεί μία αντλία μικρή της τάξης των 2 m³/h

 

Μέχρις εδώ θεωρώ ότι είναι απλά τα πράγματα και εύκολα κατανοητά σε όλους. Από εδώ και μετά όμως αρχίζουν τα δύσκολα! Και τα δύσκολα είναι αυτά που κάποιος τα προσπερνά θεωρώντας τα θέματα δευτέρας κατηγορίας. Για παράδειγμα: μπορεί να έχεις υπολογίσει τέλεια και τη δεξαμενή σου αλλά και την αντλία και να κοιμάσαι ήσυχος. Γνωρίζοντας δε ότι τα 2 m³/h μπορεί άνετα να τα απορροφήσει μία σχαρούλα της τάξης των 8 εκ. πλάτους και ένα λούκι 8 Χ 8 εκ. είσαι ακόμα πιο ήσυχος. Αμ δε!

Αδιαφόρησες για την γενικότερη απορροή των ομβρίων υδάτων της περιοχής και πιθανότατα να μη πρόσεξες ότι αυτά περνούν από το ρείθρο του πεζοδρομίου απ’ όπου ξεκινά η ράμπα του γκαράζ. Όταν έχουμε μία νεροποντή τότε παρατηρούμε ότι έχουμε μία ροή που σχεδόν φθάνει το ύψος του ρείθρου του πεζοδρομίου που αυτό είναι κάπου 12 με 15 εκ. Ταυτόχρονα η ροή είναι τέτοια που σχηματίζει μία διατομή ενός κυκλικού τομέα 90° και ακτίνας 12 εκ. Η όλη ροή έχει μία ταχύτητα της τάξης των 2,5 m/sec. Υπολογίζοντας την διατομή αυτή με την ταχύτητα την δεδομένη βρίσκεις μία παροχή ομβρίων υδάτων έξω από το σπίτι σου, της τάξης των 100 m³/h! Τη στιγμή που το νερό βρίσκει χαμηλό ύψος του ρείθρου λόγω της κατασκευής της ράμπας αρχίζει να διαρρέει προς τη ράμπα. Αν είναι το ποσό αυτό ένα ποσοστό της τάξης του 25% του συνόλου τότε αρχίζουν τα δράματα! Έχουμε 25 m³/h παροχή προς την πόρτα του γκαράζ, νούμερο που πετά απ’ έξω όλες τις στατιστικές περί βροχόπτωσης στη περιοχή. Εδώ η θεομηνία μου έδωσε 2 m³/h λόγω ασκεπούς επιφανείας της ράμπας ενώ η απορροή υδάτων (ας ξεχάσουμε πλέον την βροχή αυτή καθεαυτή) μας φέρει δεκαπλάσια ποσότητα και βάλε! Εκεί η σχαρίτσα των 8 Χ 8 αδυνατεί παντελώς να απορροφήσει τα νερά (μέγιστη δυναμικότητα για την συγκεκριμένη σχάρα κάπου 10 m³/h) και τότε παρατηρείται το 60% των υδάτων να εισέρχεται περήφανα μέσα στο γκαράζ το οποίο πλημμυρίζει και οσονούπω αρχίζει να ανεβαίνει η στάθμη! Από κει και μετά σε σώζουν μόνο τα αυξημένα τ.μ. του γκαράζ αν τα διαθέτεις ώστε η στάθμη να σταματήσει στους 25 πόντους και να μην ανέβει ψηλότερα (καυστήρες, αυτοκίνητα κλπ παθαίνουν ανυπολόγιστες ζημιές)! Σε περιπτώσεις που τα νερά της περιοχής περνούν από το απέναντι πεζοδρόμιο τότε δεν υπάρχει φόβος παρά μόνο αν το λούκι είναι βουλωμένο από τα σκουπίδια.

 

Παρακάτω αναφέρω μερικά πλημμυρικά και μη επεισόδια τα οποία πήρα από το www.meteo.gr καθώς και κάποιες σημειώσεις μου της εποχής εκείνης.

 

Παλιά κείμενα

Τι σημαίνει ύψος βροχής ή mm βροχής; Πολύ απλά σημαίνει ο όγκος ενός χιλιοστού νερού σε οιαδήποτε επιφάνεια, ας πούμε 1m². Με άλλα λόγια 1 mm βροχής σημαίνει 1 λίτρο νερού σε κάθε m² ή 1 m³ νερό σε κάθε στρέμμα. Συνεπώς αν θεωρήσουμε το ύψος βροχής των Αθηνών σε μία ετήσια βάση μέσης βροχόπτωσης ότι είναι κάπου 400 mm τότε από μία ταράτσα 150 m² θα μπορούμε να μαζέψουμε 400Χ150=6.000 λιτρ. Η ένταση της βροχόπτωσης δίνεται σε mm (ύψος) διότι δεν θα μπορούσε να δίνεται σε άλλο μέγεθος. Δεδομένου ότι ο καθένας γνωρίζει την έκταση που τον ενδιαφέρει τότε άμεσα το ύψος μετατρέπεται σε όγκο υδάτων. Αν δεν αναφέρεται ειδικώς ο χρόνος των συγκεκριμένων χιλιοστών τότε συνήθως αναφέρονται σε χρονική διάρκεια 24ων ωρών.

Για να δώσω μία τάξη μεγέθους ας αναφέρω ότι: 20 mm σε 24 ώρες μιλάμε για μέγεθος έντονης βροχής, αν όμως έχουμε 50 mm σε 1 ώρα τότε μιλάμε για καταστροφική θεομηνία. Τα 100 ως 130 mm σε 24 ώρες θεωρούνται πλημμυρικό επεισόδιο. Τα τελευταία χρόνια πέφτουν καταιγίδες περ. 30 - 80 mm ανά 24ωρο αλλά με διάρκεια μίας με 2 ώρες. Αυτό, (30 χιλιοστά στο δίωρο) μεταφράζεται σε ρυθμό βροχής 360 χιλιοστών ανά 24ωρο, τιμή που θεωρείται παντλώς εκτός φυσιολογικών ορίων, είτε 80 χιλ. σε μία ώρα (που μεταφράζεται σε ρυθμό βροχής: 1920 χιλιοστά) παντελώς έξω από τα μέχρις τώρα καταγραφέντα (δεν ξέρω τι τιμές θα παίρναμε κατά την εποχή του Νώε!)

 

Συνήθεις περιπτώσεις:

1. Αθήνα: Μέσο ετήσιο ύψος βροχής 400 χιλιοστά
2. Ανδρίτσαινα: Για τον Σεπτέμβριο έχουμε: 110 χιλ., για τον Δεκέμβρη έχουμε: 300 χιλ., για τον Μάρτη έχουμε: 260 χιλ. Μέσο μηνιαίο ύψος: 310 χιλ. και μέσο ετήσιο: 1635 χιλ.
3. Λαύριο: Μέσο μηνιαίο: 45 χιλ. Μέσο ετήσιο: 285 χιλ.
4. Πέτρα Λέσβου: μέσο μηνιαίο 59 χιλ. μέσο ετήσιο. (ελλιπή στοιχεία δεδομένου ότι ο σταθμός εκεί είναι πολύ νέος (από 07/2009).

Ακραίες περιπτώσεις:

1. Φεβ. 2008, στη Στενή Ευβοίας έχουν μαζευτεί μέσα σε ένα 4ημερο 482 mm βροχής.
2. Απρ. του 2008, στην Οκλαχόμα στις ΗΠΑ έπεσαν καταστροφικές καταιγίδες με αποτέλεσμα να καταγραφούν 97mm βροχής σε 24 ώρες. Βέβαια το μέγεθος αυτό είναι μικρότερο από το παραπάνω της Στενής Ευβοίας αλλά εξακολουθεί να θεωρείται ακραίο.
3. Ιούνιος 2008. Στην Ηγουμενίτσα καταγράφηκαν 37 mm σε 90 min. που μεταφράζεται σαν ένταση βροχής: 600 mm σε 24 ώρες, τιμή που ξεπερνά όλες τις προηγούμενες. Βέβαια το νερό έπεσε επί 1,5 ώρα και όχι επί ένα 24ωρο
4. 31 Αυγούστου 2008. Πλημμυρικά επεισόδια στον Βόλο, Πήλιο, Σποράδες. 81 mm στο Βόλο και 69 mm στη Σκόπελο. 23 mm στη Φολόη και 8,4 mm στην Ανδρίτσαινα.
5. 7 Σεπτεμβρίου 2009: Στενή Ευβοίας 45.8 mm, Ανδρίτσαινα 32.4 mm, Ορεστιάδα 28.4 mm, Αιτωλικό 26 mm, Ζάρακες Ευβοίας 22.6 mm, Φολόη Ηλείας και Σπάρτη 20.6 mm, Σκόπελος 18.2 mm, Αρχαία Ολυμπία 17.8 mm, Ι.Μ. Βατοπαιδίου 16.4 mm και Ζαγορά Πηλίου 13.4 mm.
6. 23 Οκτ. με 27 Οκτ. 2009. Έκανε ένα 4ημερο βροχής όπου μαζεύτηκαν σε πληγείσες περιοχές κάπου 140 χιλ. Οι τιμές αυτές είναι για ένα μήνα περίπου.
7. Ιούλιος 2010. Έντονες πλημμύρες στην Αγγλία. Σε 3 μέρες η βροχή έφθασε τα 200 χιλ (67 χιλιοστά/24ωρο). Στα Γρεβενά έντονες καταιγίδες. 22 χιλ βροχής και άνεμος με ταχύτητα 50 Km/h
8. 6 Σεπτεμβρίου 2010. Το Στρατώνι στη Χαλκιδική πνίγηκε! 86 χιλ. βροχής σε 2 ώρες! Μεταφράζεται σε ρυθμό βροχής 1032 χιλιοστών, τιμή που ξεπερνά κατά πολύ όλες τις προβλέψεις, αλλά το φαινόμενο διήρκησε μόνο δύο ώρες.
9. 19 Οκτωβρίου 2010. Η Ικαρία πνίγηκε! 300 χιλ. σε 24 ώρες. Στη Παραμυθιά Άρτας οι βροχές που έπεσαν ανέβασαν τον ετήσιο δείκτη στα 2000 χιλ. ύψος που θεωρείται πολύ μεγάλο.
10. 27 Οκτωβρίου 2010. Έγινε χαμός στην Ελλάδα από νεροποντές. Φόβοι υπερχείλισης του Πηνειού ενώ ο συνονόματός του στην Ηλεία τελικά υπερχείλισε με αποτέλεσμα να πλημμυρίσει το Βαρθολομιό. Το ύψος βροχής ήταν 75 χιλ. σε δύο ώρες που μεταφράζεται σε 900 χιλιοστά! Τιμή εντελώς εκτός λογικών ορίων και καταγραφών. Στην Αθήνα έπεσε πολύ νερό αλλά οι τιμές λογικές και μακριά από το νούμερο αυτό των 900 χιλιοστών: Μαρούσι (34 mm), στο Ψυχικό (29.8 mm), στην Εκάλη (29 mm), στο Λαύριο (27.8 mm), στους Αμπελοκήπους (22.6 mm), στο Γκάζι (19.6 mm), στο Νέο Κόσμο (18.2 mm), στα Σπάτα (14.6 mm) και στη Νέα Μάκρη (13.4 mm).
11. 22 Δεκεμβρίου 2011. Τίτλος: Συνεχίζεται αδιάκοπα η βροχή στην Αττική. Τα ύψη βροχής που καταγράφηκαν Υμηττός... 39.4 mm, Ανω Λιόσια... 38.8 mm, Αθήνα (Γκάζι)... 32.4 mm, Μαρούσι... 30 mm, Κάντζα... 29.6 mm, Εκάλη... 26.8 mm, Διόνυσος... 25.4 mm, Ψυχικό... 24.4 mm, Αμπελόκηποι... 19.4 mm, Νέος Κόσμος... 18.4 mm, Νέα Μάκρη... 15.6 mm, Σπάτα... 10.6 mm και Λαύριο... 6.8 mm.
12. 23 Δεκεμβρίου 2011. Τίτλος: Ανοιξαν οι ουρανοί σε κεντρική Εύβοια και Σποράδες. Στενή: 150 χιλ. σε 18 ώρες. Σκιάθος: πάνω από 100 χιλ. σε 18 ώρες.