Duration of a Design Rainfall for Urban Drainage System Modelling

• Autorzy: Mazurkiewicz Karolina , Skotnicki Marcin , Dymaczewski Zbysław

Warianty tytułu

PL

Czas trwania deszczu obliczeniowego na potrzeby modelowania odpływu ze zlewni miejskiej

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

In the presented paper the determination of the design rainfall duration for which the outflow from the urban catchment reaches maximum intensity and the evaluation of the relation between determined design rainfall duration and selected catchment characteristics were discussed. The analysis based on the outflow simulation results in SWMM5 obtained for eight existing urban catchment located in Bydgoszcz (Poland) with area ca. 35-280 ha. The calculations were made for the Euler hyetographs with the rainfall durations from 15 min to 360 min and the rainfall frequency of occurrence c = 2 years. For each catchment the relations between the catchment characteristics (total area, impervious area, length of the flow path and the longest flow time through the sewers) and the rainfall duration were determined. It was shown, that the design rainfall duration, represented by the Euler hyetograph, should be at least three times longer than the flow time through the catchment.

PL

W publikacji zaprezentowano wyniki analizy wpływu czasu trwania deszczu projektowego na wielkość maksymalnego odpływu ze zlewni oraz relacje między tym czasem a wybranymi charakterystykami zlewni (całkowitą powierzchnią, powierzchnią nieprzepuszczalną, długością drogi przepływu przez zlewnię i najdłuższym czasem przepływu przez sieć kanalizacyjną). Analiza obejmowała symulacje odpływu w programie SWMM5 dla ośmiu istniejących zlewni miejskich lokalizowanych w Bydgoszczy o powierzchniach od ok. 35 ha do ok. 280 ha. Symulacje przeprowadzono przy wykorzystaniu hietogramu Eulera o czasie trwania deszczu od 15 min do 360 min i częstości przewyższenia deszczu c = 2 lata. Dla każdej zlewni zbadano zależność między charakterystykami zlewni i czasem trwania deszczu. Wykazano, że czas trwania deszczu projektowego, reprezentowanego przez hietogram Eulera, powinien być co najmniej trzy razy dłuższy od najdłuższego czasu przepływu przez zlewnię.

Słowa kluczowe

EN

design rainfall; hydrodynamic modelling; SWMM5; urban catchment; Euler hyetograph

PL

deszcz obliczeniowy; modelowanie hydrodynamiczne; SWMM5; zlewnia miejska; hietogram Eulera

• Wydawca: Politechnika Koszalińska
• Czasopismo: Rocznik Ochrona Środowiska
• Rocznik: 2020
• Tom: Tom 22, cz. 2
• Strony: 892--904
• Opis fizyczny: Bibliogr. 26 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Mazurkiewicz Karolina

• Poznań University of Technology, Poland

autor

Skotnicki Marcin

• Poznań University of Technology, Poland

autor

Dymaczewski Zbysław

• Poznań University of Technology, Poland

Bibliografia

• ASCE (1992). Design and Construction of Urban Stormwater Management Systems. ASCE Manuals and Reports of Engineering Practice no. 77, WEF Manual of Practice FD-20. New York: American Society of Civil Engineers & Alexandria: Water Environment Federation.
• Adams, B.J., Howard, C.D.D. (1986). Design storm pathology. Canadian Water Resources Journal/Revue canadienne des ressources hydriques, 11(3), 49-55. DOI: 10.4296/cwrj1103049.
• Alfieri, L., Laio, F., Claps, P. (2008). A simulation experiment for optimal design hyetograph selection. Hydrological Processes, 22, 813-820. DOI: 10.1002/hyp.6646.
• Bogdanowicz, E., Stachý, J. (1998). Maksymalne opady deszczu w Polsce. Warszawa: IMGW.
• Cazanescu, S., Cazanescu, R.A. (2009). New hydrological approach for environmental protection and floods management. Bulletin UASVM, Agriculture, 66(2): DOI: 10.15835/buasvmcn-agr:4102.
• Crobeddu, E., Bennis, S., Rhouzlane, S. (2007). Improved rational hydrograph method. Journal of Hydrology, 338, 63-72. DOI: 10.1016/j.jhydrol.2007.02.020.
• Dunkerley, D. (2012). Effects of rainfall intensity fluctuations on infiltration and runoff: rainfall simulation on dryland soils, Fowlers Gap, Australia. Hydrological Processes, 26, 2211-2224. DOI: 10.1002/hyp.8317.
• El-Jabi, N., Sarrat, S. (1991). Effect of Maximum Rainfall Position on Rainfall-Runoff Relationship. Journal of Hydraulic Engineering, 117(5), 681-685. DOI: 10.1061/(ASCE)0733-9429(1991)117:5(681).
• Ellouze, M., Abida, H., Safi, R. (2009). A triangular model for the generation of synthetic hyetographs. Hydrological Sciences Journal, 54(2), 287-299. DOI: 10.1623/hysj.54.2.287.
• EN 752:2017. Drain and sewer systems outside buildings – Sewer systems management.Warszawa: PKN.
• Fadhel, S., Rico-Ramirez, M. A., Dawei, H. (2017). Uncertainty of Intensity-Duration-Frequency (IDF) curves due to varied climate baseline periods. Journal of Hydrology, 547, 600-612. DOI: 10.1016/j.jhydrol.2017.02.013.
• Kaźmierczak, B., Kotowski, A. (2012). Weryfikacja przepustowości kanalizacji deszczowej w modelowaniu hydrodynamicznym. Wrocław University of Technology.
• Kaźmierczak, B., Wartalska, K., Wdowikowski, M., Kotowski, A. (2017). The analysis of the possibility of using 10-minute rainfall series to determine the maximum rainfall amount with 5 minutes duration. E3S Web of Conferences. 22, 1-9. doi:10.1051/e3sconf/20172200079.
• Keifer, C. J., Chu, H. H. (1957). Synthetic rainfall pattern for drainage design. ASCE Journal of the Hydraulics Division. 83(HY4), 1-25.
• Knighton, J. O., Walter, M. T. (2016). Critical rainfall statistics for predicting watershed flood responses: rethinking the design storm concept. Hydrological Processes, 30, 3788-3803. DOI: 10.1002/hyp.10888.
• Kotowski, A., Kaźmierczak, B., Dancewicz, A. (2010). Modelowanie opadów do wymiarowania kanalizacji. Warszawa, Polish Academy of Sciences
• Licznar, P, Łomotowski, J., Rupp, D. E. (2011). Random cascade driven rainfall disaggregation for urban hydrology: An evaluation of six models and a new generator. Atmospheric Research, 99, 563-578. DOI: 10.1016/j.atmosres.2010.12.014.
• Chen, LH., Lin, GF., Hsu, CW. (2011). Development of design Hyetographs for ungauged sities using an approach combining PCA, SOM and kriging methods. Water Resources Management, 25(8), 1995-2013. DOI: 10.1007/s11269-011-9791-4.
• Mazurkiewicz, K. (2016). Wyznaczenie charakterystyki opadu obliczeniowego na potrzeby modelowania odpływu ze zlewni miejskiej. PhD diss., Poznań University of Technology.
• Rossman, L. A. (2015). Storm Water Management Model User’s Manual Version 5.1. September 2015. www.epa.gov/water-research/storm-water-management-model-swmm.
• Schmitt, T. G. (2000). Kommentar zum Arbeitsblatt A 118. Hennef: DWA.
• da Silveira, A. L. L. (2016). Cumulative equations for continuous time Chicago hyetograph method. Revista Brasileira de Recursos Hidricos/Brasilian Journal of Water Resources, 21(3), 646-651.
• Urcikán, P., Horváth, J. (1984). Synthetic design storm and its relation to Intensity-Duration-Frequency Curves. Water Science and Technology, 16(8-9), 69-83. DOI: 10.2166/wst.1984.0179.
• Veneziano, D., Villani, P. (1999). Best linear unbiased design hyetograph. Water Resources Research, 35(9), 2725-2738. DOI: 10.1029/1999WR900156.
• Vigilone, A., Blöschl, G. (2009). On the role of storm duration in the mapping of the rainfall to flood return period. Hydrology and Earth System Sciences, 13, 205-216. DOI: 10.5194/hess-13-205-2009.
• UDG (2017). Code of Practice for the Hydraulic Modelling of Urban Drainage Systems Version 01. CIWEM. www.ciwem.org/assets/pdf/

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa Nr 461252 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2021).