Wyznaczenie opadów deszczu statystycznie niezależnych na podstawie danych pomiarowych

• Autorzy: Mazurkiewicz K. , Sowiński M.

Identyfikatory

DOI

10.7862/rb.2014.10

Warianty tytułu

EN

Determination of statistical independent rainfall events on the basis of rainfall data

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W pracy przedstawiono sposób wyodrębniania niezależnych opadów deszczu spośród danych opadowych poprzez wyznaczenie minimalnej przerwy pomiędzy tymi opadami. Na wstępie dokonano przeglądu istniejących kryteriów wyznaczania minimalnej przerwy pomiędzy niezależnymi opadami. Podawane w literaturze wartości minimalnej przerwy pomiędzy niezaleŜnymi opadami deszczu są znacznie zróżnicowane – mieszczą się w zakresie od jednej do kilkunastu godzin. W niniejszej pracy założono, że pojawianie się zdarzeń opadowych jest procesem Poissona, w związku z tym długość przerwy między tymi zdarzeniami podlega rozkładowi wykładniczemu. Dane opadowe pochodziły z trzech posterunków pomiarowych na terenie Poznania (1 – Rataje, 2 – Kobylepole, 3 – Ogrody). Okres badawczy obejmował osiem lat w przypadku posterunku pomiarowego Rataje, siedem lat w przypadku posterunku pomiarowego Kobylepole i dziewięć lat w przypadku posterunku Ogrody. W ramach analizy statystycznej wyznaczono dystrybuantę empiryczną (rozkład częstości) i teoretyczną dla kolejnych granicznych czasów przerw pomiędzy opadami deszczu oraz sprawdzono zgodność obu dystrybuant, opierając się na nieparametrycznym teście zgodności χ2 Pearsona. Przyjęty poziom istotności testu wynosił α = 0,01. Dla wszystkich rozpatrywanych posterunków pomiarowych uzyskano zbieżne wyniki. Na podstawie analizy danych opadowych stwierdzono, że za opady statystycznie niezależne można uznać opady deszczu rozdzielone przerwą nie mniejszą niż 675 min. Uzyskana wartość przerwy między niezależnymi opadami deszczu jest znacznie dłuższa od podawanych w większości publikacji innych autorów.

EN

The paper presents a method to determinate independent rainfalls by defining the minimum break between them. The paper also contains a review of existing criteria for determining the minimum interval between independent rains and comments on those criteria. In the literature a minimum breaks between independent rainfalls are much varied in the range from one to several hours. In the paper it is assumed that the appearance of rain events is a Poisson process and the length of the intervals between these events is exponentially distributed. The rainfall data are provided from three measuring stations in Poznan (1 – Rataje, 2 – Kobylepole, 3 – Ogrody). Research period included eight years in the case of a measuring station Rataje, seven years in the case of a measuring station Kobylepole and nine years in the case of a measuring station Ogrody. In the statistical analysis, an empirical and theoretical distribution functions were determined for the subsequent time intervals between rains and the compatibility of both distribution functions was checked by χ2 test. The accepted significance level test was α = 0.01. For all concerned measuring stations convergent results were obtained. On the basis of an analysis of rainfall data, it was found that the statistically independent rainfall can be separated by an interval of not less than 675 min. This obtained value is much longer than in most other authors publications.

Słowa kluczowe

PL

opad deszczu; zdarzenie niezależne; proces Poissona; rozkład wykładniczy; test chi-kwadrat

EN

rainfall; independent event; Poisson process; exponential distribution; chi-square test

• Wydawca: Oficyna Wydawnicza Politechniki Rzeszowskiej
• Czasopismo: Czasopismo Inżynierii Lądowej, Środowiska i Architektury / Journal of Civil Engineering, Environment and Architecture
• Rocznik: 2014
• Tom: z. 61, nr 1
• Strony: 149--161
• Opis fizyczny: Bibliogr. 14 poz., il., tab.

Twórcy

autor

Mazurkiewicz K.

• Politechnika Poznańska

autor

Sowiński M.

• Politechnika Poznańska

Bibliografia

• [1] Wischmeier W.H., Smith D.D.: Predicting rainfall erosion losses – a guide to conservation planning. Agriculture Handbook No. 537, USDA/Science and Education Administration, US. Government. Printing Office, Washington 1978.
• [2] Wu Pei-Ing, Braden J.B., Johnson G.V.: Economic differences between cumulative and episodic reduction of sediment from cropland. Project Report No. S-099-ILL, Water Resources Center, 2535 Hydrosystems Laboratory, Urbana, IL61801, September 1986.
• [3] Pitt R., Clark S.E., Lake D.: Construction site erosion and sediment controls. Planning, design and performance. DEStech Publications, Lancaster 2006.
• [4] Eagleson P.S.: Climate, soil and vegetation, 2. The distribution of annual precipitation derived from observed storm sequences. Water Resource Research, no 14, 1978, pp.713-721.
• [5] Wynn J.K.: Seasonal and geographic variability in rainstorm parameter distributions. Massachusetts Institute of Technology, Department of Civil and Environmental Engineering, May 1994.
• [6] Eagleson P.S., Restrepo-Posada P.J.: Identification of independent rainstorms. Journal of Hydrology, no 55, 1982, pp. 303-319.
• [7] Madsen H., Mikkelsen P.S., Rosbjerg D., Harremoës P.: Estimation of regional Intensity- Duration-Frequency curves from extreme precipitation, Water, Science and Technology, vol. 37, no.11, 1998, pp. 29-36.
• [8] Komentarz do ATV – A 118: Hydrauliczne wymiarowanie systemów odwadniających ATV. Wydaw. Seidel-Przywecki Sp. z o.o., Warszawa 2000.
• [9] Kupczyk E., Suligowski R.: Statystyczny opis struktury czasowej opadów atmosferycznych jako elementu wejścia do modeli hydrologicznych, [w:] Predykcja opadów i wezbrań o zadanym okresie powtarzalności, red. U. Soczyńska. Wydaw. UW, Warszawa 1997, s. 21-86.
• [10] Schilling W.: Univariate versus multivariate rainfall statistics- problems and solutions (A discussion), Water Sience and Technology, vol. 16, 1984, p. 139-146.
• [11] Cox D.: Some statistical methods connected with series of events. Journal of the Royal Statistical Society, no 17 (2), 1955, pp.129-164.
• [12] Neyman J., Scott E.: Statistical approaches to problems of cosmology. Journal of the Royal Statistical Society B 20, 1958, p.1-43.
• [13] Rodriguez-Iturbe I., Cox D., Isham V.: Some models for rainfall based on stochastic point processes. Proc. of the Royal Society A, 410, 1987, p. 269-288.
• [14] Rodriguez-Iturbe I., Cox D., Isham V.: A point process model for rainfall: further developments, Proc. of Royal Society of London Series, 417, 1988, p. 283-298.