Δίκτυο Υδρο-τηλεμετρικών Σταθμών HYDRONET
Οι καταστροφικές πλημμύρες της Θεσσαλίας το 2020 και το 2023 ανέδειξαν εκ νέου τη σημασία της παρακολούθησης των επιφανειακών υδρο-συστημάτων της χώρας. Το HYDRONET του ΕΑΑ (https://hydronet.noa.gr) δημιουργήθηκε το 2018 στα πλαίσια της Πράξης ΗΙΜΙΟFOTS (ΟΠΣ 5002739) και αποτελεί εξέλιξη και επέκταση προηγουμένων υδρο-τηλεμετρικών δικτύων που λειτούργησαν στο ΕΑΑ (Δίκτυα ΔΕΥΚΑΛΙΩΝ – 2011 και TELEFLEUR – 1998). Οι υδρο-τηλεμετρικοί σταθμοί του HYDRONET μετρούν τη στάθμη αντιπροσωπευτικών –σημαντικών από πλευράς πολιτικής προστασίας– υδατορεμάτων και στέλνουν τις μετρήσεις στο διακομιστή Hydronet του ΕΑΑ, για αυτόματο έλεγχο ποιότητας και αποθήκευση. Στη συνέχεια, οι μετρήσεις μπορούν να διατίθενται μέσω δικτυακής πλατφόρμας και οι ενδιαφερόμενοι έχουν τη δυνατότητα π.χ. να παρακολουθούν σε πραγματικό χρόνο την κύμανση της στάθμης/παροχής ενός ποταμού κατά τη διάρκεια πλημμυρικού επεισοδίου. Τα στοιχεία που συλλέγονται είναι απαραίτητα στην εκτίμηση του υδατικού δυναμικού και των κινδύνων από πλημμύρες/ξηρασίες στη λεκάνη απορροής, ιδίως σε περίοδο κλιματικών μεταβολών, οι οποίες επηρεάζουν τις σχεδιαστικές παραμέτρους των έργων προστασίας.
Το δίκτυο HYDRONEΤ (https://doi.org/10.3390/hydrology10010019) αποτελείται από εμπορικούς και ιδίας κατασκευής υδρο-τηλεμετρικούς σταθμούς, πιεζομετρικούς σταθμούς και βροχόμετρα, ενώ το σύστημα HYDRONET (σταθμοί – διακομιστής – βάση δεδομένων – υδρομετρήσεις) παρέχει ένα ολοκληρωμένο πλαίσιο συλλογής, μετάδοσης, χειρισμού και χρήσης δεδομένων που συνδυάζουν τεχνολογικές πρωτοτυπίες και προηγμένες επιστημονικές μεθόδους με αποτελεσματική χρήση των πόρων.
Οι τεχνολογικές πρωτοτυπίες του HYDRONET αφορούν στο σχεδιασμό και στην κατασκευή ενός πρωτότυπου συστήματος υδρο-τηλεμετρίας που συνδυάζει προσαρμοσμένο firmware και έξυπνες τεχνολογίες μέτρησης με τηλεπικοινωνίες σε χαμηλό κόστος, ~50% της τιμής ενός εμπορικού σταθμού. Το πρωτότυπο είναι εξοπλισμένο με αισθητήρα υπερήχων για τη μέτρηση της στάθμης ύδατος, θερμόμετρο, μόντεμ GPRS, κάμερα και κάρτα μνήμης (μπορεί επίσης να λάβει είσοδο από βροχόμετρο) και τροφοδοτείται από μπαταρία φορτιζόμενη από φωτοβολταϊκό πάνελ. Δεδομένα και φωτογραφίες μεταδίδονται στο διακομιστή μέσω διαδικτύου.
Τα πρόσθετα πλεονεκτήματα των συστημάτων αυτών είναι η ευελιξία στον προγραμματισμό, το χαμηλό κόστος συντήρησης και η δυνατότητα επέκτασης των δυνατοτήτων παρακολούθησης με πρόσθετους αισθητήρες (π.χ. για παρακολούθηση της ποιότητας του νερού, βιντεοκάμερα). Κατασκευάστηκαν 6 πιλοτικοί σταθμοί, οι οποίοι εγκαταστάθηκαν στην Αττική και στη Λακωνία. Στο σχετικό διάγραμμα φαίνεται για τις 14 Οκτωβρίου 2021 η βροχόπτωση του σταθμού του ΕΑΑ στο Θησείο και το αντίστοιχο υδρογράφημα στον πρωτότυπο σταθμό του ρέματος του Προφήτη Δανιήλ (Ρέντης, Αθήνα), καθώς και οι διαδοχικές φωτογραφίες από την αυτόματη κάμερα του σταθμού που αποτυπώνουν τις γενικές συνθήκες που επικρατούν στο ρέμα.
Οι επιστημονικές καινοτομίες αφορούν στην ανάπτυξη συνδυαστικής μεθόδου υδρομετρήσεων και υδρομηχανικού-υδραυλικού υπολογισμού για την εκτίμηση της παροχής υδατορέματος, στη βάση της θεωρίας της μέγιστης εντροπίας. Η μέθοδος αυτή επιτρέπει την εκτίμηση της παροχής υδατορέματος από τη μέτρηση της επιφανειακής ταχύτητας των υδάτων, με την οποία αποφεύγονται οι δαπανηρές, χρονοβόρες και συχνά αδύνατες, λόγω επικινδυνότητας, μετρήσεις του πεδίου ταχύτητας με μυλίσκο (https://doi.org/10.1080/02626667.2022.2030059).
Οργανώνονται εκστρατείες στις τοποθεσίες των σταθμών για την εκτέλεση μετρήσεων ταχύτητας της ροής με μυλίσκο (φορητά όργανα δύο τύπων: HYQUESTSOLUTIONS και Global Water) (κλασσική υδρομέτρηση), ή/και με ραντάρ μέτρησης επιφανειακής ταχύτητας (SVR, VIATRONICS), ή/και με προηγμένες οπτικές μεθόδους μέτρησης επιφανειακής ταχύτητας, προκειμένου να δημιουργηθούν καμπύλες στάθμης-παροχής για κάθε τοποθεσία. Κατά τις εργασίες υπαίθρου ακολουθούνται γενικά τα πρότυπα και οι διαδικασίες του Παγκόσμιου Μετεωρολογικού Οργανισμού (WMO).
Το HYDRONET μπορεί να βρίσκεται στον πυρήνα ενός συστήματος έγκαιρης προειδοποίησης για πλημμύρες, το οποίο είναι ένα πολύτιμο μη δομικό μέσο για την προστασία της ανθρώπινης ζωής, των υποδομών και της τοπικής οικονομίας. Ένα αξιόπιστο σύστημα προειδοποίησης πλημμύρας απαιτεί συνεχή παρακολούθηση του κύριου ρέματος και των παραποτάμων του σε μια λεκάνη απορροής ποταμού και τακτική συντήρηση του δικτύου παρακολούθησης. Οι Schroeter et al. (2008) εκτιμούν ότι ένας σχετικά σύντομος χρόνος προειδοποίησης, της τάξης των λίγων ωρών, θα βοηθούσε στη σημαντική μείωση των ζημιών. Ακόμη και ένας χρόνος προειδοποίησης μίας ώρας θα μπορούσε να προσφέρει 20% μείωση των ζημιών και αυτό το ποσοστό αυξάνεται στο 60% για χρόνο προειδοποίησης 12 ωρών. Στο σχήμα φαίνεται η λεκάνη απορροής του ποταμού Νέδοντα στη Μεσσηνία και τα υδρογραφήματα στους σταθμούς των παραποτάμων του και στο σταθμό του Νέδοντα κοντά στο κέντρο της πόλης της Καλαμάτας για την πλημμύρα στις 11 Δεκεμβρίου 2020. Οι χρονικές υστερήσεις μεταξύ των αιχμών δίνουν περίπου 3 ώρες ως χρόνο προειδοποίησης, αλλά, θεωρώντας το ρυθμό ανόδου της στάθμης ως πρόδρομο πλημμύρας, ο χρόνος διπλασιάζεται σε ~6 ώρες.