Εκτίμηση άμεσης πλημμυρικής ζημιάς σε δομημένο περιβάλλον

Abstract

The thesis examines the relationship between flood characteristics and the estimation of direct flood damage in built environment considering two flood types: inundation and flood of high velocity. Historic flood and damage data derived from urban and suburban environment in Greece and abroad, are used for analysis purposes. Critical issues about the spatial scale of analysis and the basic principles for ‘damage percent’ calculation are investigated and discussed. Quantification and assessment of analysis results is based on well-known statistical methods and therefore the results can contribute to a statistical prediction of direct flood damage in built environment. In the first part of the thesis an improved methodological approach for direct flood damage estimation in built environment is proposed. The second part focuses on case studies that implement the approach taken. Theoretical part An integrated approach of the subject under study sets the definition of basic notions regarding damage in the very beginning of the thesis, so as the context of direct flood damage in built environment to be clarified as precisely as possible. Three flood categories that consider flood type and flood characteristic under study are discerned with respect to relative importance for flood damage assessment. Furthermore, the relationship of flood damage, vulnerability and risk perception is discussed and the weak points of risk analysis related with flood damage are pointed out. Finally, critical technical issues on the new EU Floods Directive are presented. The literature review for flood damage modeling concluded that a unified, standard approach for flood damage estimation in built environment is missing. It seems that the most widespread method for direct flood damage estimation is the method of depth-damage curve. Also, it is noted from international bibliography that in most cases the comprehension of physical mechanisms that cause direct flood damage at building elements, is ignored in a methodology followed for flood damage estimation. The thesis presents the theoretical background of failure mechanisms that have been observed repeatedly at elements of flood affected buildings. Also, the thesis summarises the basic rules of flood modeling which constitutes an essential part of flood damage analysis. The proposed methodology for flood damage estimation in built environment takes into account the aforementioned flood categories and focuses on the spatial scale of analysis. In this context, damage models of micro-scale, meso-scale and macro-scale level have been distinguished where the reliability of results depends on the precision of flood modeling and the choice of a damage estimation method. A theoretical investigation of two damage estimation methods takes place: the method of relative depthdamage curve and the method of damage criterion. The development of these methods is based on historic flood and damage data derived from urban and suburban environment in Greece and abroad. Furthermore, the variable ‘damage percent’ is calculated considering the spatial scale of analysis in two different ways, based on (a) property’s objective value that results in damage evaluation as a replacement value and (b) property’s market value that results in damage evaluation as a percentage loss of property’s initial market value. Finally, the thesis presents the development of a supporting tool for direct flood damage estimation within ArcGIS environment using the method of depth-damage curve. .....................................................................................................................................................................................................................

Στην παρούσα διατριβή διερευνήθηκε διεξοδικά η επίδραση επιλεγμένων πλημμυρικών μεγεθών στην εκτίμηση της άμεσης πλημμυρικής ζημιάς σε δομημένο περιβάλλον λαμβάνοντας υπόψη δύο κατηγορίες πλημμύρας: την πλημμύρα με κατάκλυση και την πλημμύρα με υψηλή ταχύτητα ροής. Για τον σκοπό αυτό χρησιμοποιήθηκαν ιστορικά δεδομένα καταγραφής πλημμύρας και άμεσης ζημιάς από τον ελληνικό και διεθνή χώρο για αστικές και περιαστικές δομημένες περιοχές. Ακόμη, διερευνήθηκαν θέματα σχετικά με την χωρική κλίμακα ανάλυσης των δεδομένων και με τη διαδικασία υπολογισμού του μεγέθους «ποσοστό ζημιάς». Οι διαπιστώσεις που έγιναν με βάση τα ιστορικά δεδομένα, αξιολογήθηκαν και ποσοτικοποιήθηκαν με την εφαρμογή στατιστικών μεθόδων έτσι ώστε να μπορούν να αξιοποιηθούν στη στατιστική πρόγνωση της άμεσης ζημιάς σε δομημένο περιβάλλον. Δεδομένου του μικρού αριθμού ανάλογων εργασιών στη διεθνή βιβλιογραφία, πολλές από τις αναλύσεις που πραγματοποιήθηκαν παρουσιάζουν ιδιαίτερο ενδιαφέρον λόγω της πρωτοτυπίας τους. Θεωρητικό μέρος της διατριβής Η πληρέστερη προσέγγιση του θέματος επέβαλε αρχικά, στο θεωρητικό μέρος της διατριβής, να αποσαφηνιστούν βασικές εισαγωγικές έννοιες της ζημιάς και να προσδιοριστεί με σαφήνεια το περιεχόμενο της άμεσης πλημμυρικής ζημιάς σε δομημένο περιβάλλον που αποτελεί το αντικείμενο έρευνας στην παρούσα διατριβή. Επίσης, διακρίθηκαν τρεις κατηγορίες πλημμύρας ανάλογα με τον τύπο πλημμύρας και το πλημμυρικό μέγεθος υπό εξέταση, οι οποίες είναι σε συνάφεια με την πλημμυρική ζημιά. Ακόμη, αποσαφηνίστηκε η σχέση της πλημμυρικής ζημιάς με την πλημμυρική διακινδύνευση και την πλημμυρική τρωτότητα, και επισημάνθηκαν τα αδύναμα σημεία στην εφαρμογή της ανάλυσης της πλημμυρικής διακινδύνευσης, τα οποία σχετίζονται με την πλημμυρική ζημιά. Τέλος, αναδείχθηκαν κρίσιμα τεχνικά ζητήματα που σχετίζονται με την πλημμυρική ζημιά και θεωρείται ότι θα προκύψουν κατά την εφαρμογή της νέας κοινοτικής Οδηγίας για τις πλημμύρες τόσο από τα κράτη μέλη όσο και από την Ελλάδα. Στη συνέχεια, η βιβλιογραφική επισκόπηση των διαφόρων προσεγγίσεων που έχουν χρησιμοποιηθεί στη διεθνή βιβλιογραφία για τη μελέτη, μοντελοποίηση και πρόγνωση της άμεσης πλημμυρικής ζημιάς σε δομημένο περιβάλλον, έδειξε ότι κυριαρχεί η αποσπασματική εφαρμογή μεθόδων εκτίμησης ζημιάς με πιο διαδεδομένη τη μέθοδο καμπύλης βάθους νερού – ζημιάς. Επίσης, διαπιστώθηκε ότι η κατανόηση των μηχανισμών πρόκλησης άμεσης ζημιάς σε στοιχεία κτηρίου λόγω πλημμύρας δεν συνδέεται με την εκτίμηση ζημιάς σε δομημένο περιβάλλον. Η διατριβή παρουσίασε το θεωρητικό υπόβαθρο των κυριότερων μηχανισμών αστοχίας που έχουν παρατηρηθεί σε στοιχεία κτηρίου λόγω πλημμυρικής δράσης. Επίσης, η διατριβή αναφέρθηκε συνοπτικά στα βασικά σημεία ανάπτυξης ενός πλημμυρικού μοντέλου, το οποίο είναι αναγκαίο για την ανάλυση ζημιάς σε δομημένο περιβάλλον. Η προτεινόμενη μεθοδολογία εκτίμησης της άμεσης πλημμυρικής ζημιάς σε δομημένο περιβάλλον λαμβάνει υπόψη τις κατηγορίες πλημμύρας και εστιάζει στην χωρική κλίμακα ανάλυσης. Στο πλαίσιο της μεθοδολογίας, διακρίθηκαν μοντέλα ζημιάς μικροκλίμακας, μεσοκλίμακας και μακροκλίμακας, στα οποία η αξιοπιστία των αποτελεσμάτων τους εξαρτάται από το βαθμό πολυπλοκότητας του πλημμυρικού μοντέλου και από την επιλογή της κατάλληλης μεθόδου εκτίμησης. Επίσης, διερευνήθηκαν θεωρητικά δύο μέθοδοι εκτίμησης ζημιάς, η μέθοδος της σχετικής καμπύλης βάθους νερού – ζημιάς και η μέθοδος κριτηρίου ζημιάς, ανάλογα με τα διαθέσιμα δεδομένα στις περιπτώσεις μελέτης της διατριβής. Για το σκοπό αυτό χρησιμοποιήθηκαν ιστορικά δεδομένα καταγραφής πλημμυρών και άμεσων ζημιών από τον ελληνικό και διεθνή χώρο για αστικές και περιαστικές δομημένες περιοχές. Ακόμη, εξετάστηκαν δύο τρόποι υπολογισμού του ποσοστού ζημιάς, (α) με βάση την αντικειμενική αξία ακινήτου που καταλήγει σε αποτίμηση της ζημιάς ως το κόστος των εργασιών επισκευής, και (β) με βάση την εμπορική αξία που καταλήγει σε αποτίμηση της ζημιάς ως το ποσοστό απώλειας της αρχικής αξίας της πληγείσας ιδιοκτησίας, λαμβάνοντας υπόψη την χωρική κλίμακα ανάλυσης ζημιάς. Τέλος, στη διατριβή παρουσιάστηκε η ανάπτυξη ενός υποστηρικτικού εργαλείου εκτίμησης ζημιάς σε περιβάλλον ΓΣΠ για την εκτίμηση ζημιάς σε χωρικό επίπεδο μεσοκλίμακας με τη μέθοδο καμπύλης βάθους νερού – ζημιάς. .............................................................................................................................................................................................................