Assessment of the relation between atmospheric precipitation and rainwater runoff for various urban surfaces

• Autorzy: Romaniak A.

Identyfikatory

DOI

10.1515/jwld-2017-0010

Warianty tytułu

PL

Ocena zależności między opadem atmosferycznym a spływem powierzchniowym wody opadowej z różnych powierzchni miejskich

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The relation between the diurnal sum of atmospheric precipitation and the diurnal volume of rainwater runoff from four experimental hardened surfaces was the subject of a pilot study conducted within the area of the Departmental Agro- and Hydrometeorology Observatory in Wrocław. The selection and the structure of the experimental surfaces were preceded with an inventory-taking of the coverage of hardened surfaces within a Wrocław housing estate with high-rise multifamily buildings. That estate was the second location, next to the area of the Observatory, at which the study presented here was conducted. The surfaces included in the experiment were roof surfaces P₁ and P₂ covered with heat-sealable roll roofing, surface APB made of gravel-filled openwork concrete plates, and tarmac surface AS. The pilot study was conducted during the period from April to November, 2014. During that period, depending on the type of experimental surface, from 81 to 87 days with atmospheric precipitation were analysed. The mean values of the rainwater runoff coefficients for the eightmonth period were 0.77, 0.77, 0.33 and 0.67 for surfaces P₁, P₂, APB and AS, respectively. The range of variability of mean values of the coefficients of rainwater runoff from the experimental surfaces in a month is presented by the following relation: APB > P₁ > AS > P₂. The study did not reveal any direct effect of the number of rainfall days in a month on the value of the coefficient of determination describing the correlation between the diurnal sums of precipitation and the diurnal volumes of rainwater runoff.

PL

Zależność między sumą dobową opadu atmosferycznego a dobową objętością spływu powierzchniowego z czterech eksperymentalnych powierzchni utwardzonych była przedmiotem badań pilotażowych prowadzonych na terenie Wydziałowego Obserwatorium Agro- i Hydrometeorologii we Wrocławiu (Wrocław-Swojec). Wybór i budowa powierzchni eksperymentalnych zostały poprzedzone inwentaryzacją pokrycia powierzchni utwardzonych w obrębie wrocławskiego osiedla mieszkaniowego o zabudowie wielorodzinnej wysokiej, będącego drugą, poza obszarem Obserwatorium, lokalizacją, w której prowadzone są badania. Dwie z powierzchni eksperymentalnych stanowią powierzchnie dachowe P₁ i P₂ pokryte papą termozgrzewalną, natomiast kolejne dwie to powierzchnia APB wykonana z ażurowych płyt betonowych wypełnionych materiałem żwirowym oraz powierzchnia asfaltowa AS. Badania pilotażowe wykonywano w okresie od kwietnia do listopada 2014 roku. W tym czasie, w zależności od rodzaju powierzchni doświadczalnej przeanalizowano od 81 do 87 dni, w których wystąpił opad atmosferyczny. Wartości średnie współczynników spływu powierzchniowego z okresu ośmiu miesięcy wyniosły: 0,77, 0,77, 0,33 i 0,67 odpowiednio dla P₁, P₂, APB i AS. Zakres zmienności średnich wartości współczynników spływu z powierzchni doświadczalnych w miesiącu (ψs) przedstawia następująca zależność: APB > P₁ > AS > P₂. Na podstawie badań nie stwierdzono bezpośredniego wpływu liczby dni z opadem w ciągu miesiąca na wartość współczynnika determinacji opisującego zależność między sumami dobowymi opadu i dobowymi objętościami spływu wody opadowej z powierzchni doświadczalnych.

Słowa kluczowe

EN

imperviousness; precipitation; rainwater runoff coefficients; surface coverage

PL

nieprzepuszczalność; opad atmosferyczny; pokrycie powierzchni; współczynniki spływu powierzchniowego

• Wydawca: Wydawnictwo ITP
• Czasopismo: Journal of Water and Land Development
• Rocznik: 2017
• Tom: no. 32
• Strony: 87--94
• Opis fizyczny: Bibliogr. 20 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Romaniak A.

• Wrocław University of Environmental and Life Sciences, Faculty of Environmental Engineering and Geodesy, Institute of Landscape Architecture, ul. Grunwaldzka 55, 50-357 Wrocław, Poland

Bibliografia

• ARNOLD Ch.L.Jr, GIBBONS C.J. 1996. Impervious surface coverage: The emergence of a key environmental indicator. Journal of the American Planning Association. Vol. 62. No. 2 p. 243–258.
• BARRON O.V., POLLOCK D., DAWES W. 2011. Evaluation of catchment contributing areas and storm runoff in flat terrain subject to urbanisation. Hydrology and Earth System Sciences. No. 15 p. 547–559.
• BLAIR A., LOVELACE S., SANGER D., HOLLAND A.F., VANDIVER L., WHITE S. 2014. Exploring impacts of development and climate change on stormwater runoff. Hydrological Processes. Vol. 28. Iss. 5 p. 2844–2854.
• BRATTEBO B.O., BOOTH D.B. 2003. Long-term stormwater quantity and quality performance of permeable pavement systems. Water Research. Vol. 37. Iss. 18 p. 4369–4376.
• BRW 2012. Ocena aktualności studium uwarunkowań i kierunków zagospodarowania przestrzennego Wrocławia oraz miejscowych planów zagospodarowania przestrzennego na obszarze Wrocławia z maja 2012 r. [Evaluation of the study of Wrocław spatial development and local developments plans from May 2012]. Wrocław. Biuro Rozwoju Wrocławia pp. 50.
• BURNS D., VITVAR T., MCDONNELL J., HASSETT J., DUNCAN J., KENDALL C. 2005. Effects of suburban development on runoff generation in the Croton River basin, New York, USA. Journal of Hydrology. Vol. 311 p. 266–281.
• BZYMEK B., JAROSIŃSKA E. 2012. Wpływ uszczelnienia powierzchni zlewni na odpływ wód deszczowych [The effect of surface seal catchment on the size of storm water runoff]. Czasopismo Techniczne, Środowisko. Vol. 109. Iss. 1-Ś p. 41–57.
• COLLINS K.A., HUNT W.F., HATHAWAY J.M. 2008. Hydrologic comparison of four types of permeable pavement and standard asphalt in eastern North Carolina. Journal of Hydrologic Engineering. Vol. 13. Iss. 12 p. 1146–1157.
• DUBICKI A., DUBICKA M., SZYMANOWSKI M. 2002. Klimat Wrocławia. W: Informator o stanie środowiska Wrocławia 2002 [The climate of Wrocław. In: Report of the environmental conditions of Wrocław 2002]. Ed. K. Smolnicki, M. Szykasiuk. Wrocław. Wydaw. Dolnośląska Fundacja Ekorozwoju p. 9–25.
• FERGUSON B.K., SUCKLING P.W. 1989. Variations in precipitation and runoff in an urbanizing watershed. In: Proceedings of the 1989 Georgia Water Resources Conference. Ed. K.J. Hatcher. Institute of Natural Resources, University of Georgia p. 145–148.
• GILBERT J.K., CLAUSEN J.C. 2006. Stormwater runoff quality and quantity from asphalt, paver, and crushed stone driveways in Connecticut. Water Research. Vol. 40. Iss. 4 p. 826–832.
• GOLDSHLEGER N., KARNIBAD L., SHOSHANY M., ASAF L. 2012. Generalising urban runoff and street network density relationship: A hydrological and remote-sensing case study in Israel. Urban Water Journal. Vol. 9. Iss. 3 p. 189–197.
• JAMES W., THOMPSON M.K. 1997. Contaminants from four new pervious and impervious pavements in a parking lot. In: Advances in Modeling the management of stormwater impacts. Vol. 2. Ed. W. James. Guelph, Canada. CHI p. 207–222.
• JENNINGS D.B., JARNAGIN S.T. 2002. Changes in anthropogenic impervious surfaces, precipitation and daily streamflow discharge: a historical perspective in a midatlantic subwatershed. Landscape Ecology. Vol. 17. Iss. 5 p. 471–489.
• LARSEN A.N., GREGERSEN I.B., CHRISTENSEN O.B., LINDE J.J., MIKKELSEN P.S. 2009. Potential future increase in extreme one-hour precipitation events over Europe due to climate change. Water Science and Technology. Vol. 60. Iss. 9 p. 2205–2216.
• MELANEN M., LAUKKANEN R. 1980. Analysis of rainfall–runoff relationships in Finnish urban test basins. In: Proceedings of the Helsinki Symposium, June 1980. IAHS-AISH Publ. No. 130 p. 43–48.
• METSÄRANTA N., KOTOLA J., NURMINEN J. 2005. Effects of urbanization on runoff water quantity and quality: Experiences from test catchments in Southern Finland. International Journal of River Basin Management. Vol. 3 Iss. 3 p. 229–234.
• SILLANPÄÄ N., KOIVUSALO H. 2015. Impacts of urban development on runoff event characteristics and unit hydrographs across warm and cold seasons in high latitudes. Journal of Hydrology. Vol. 521. Iss. 2 p. 328–340.
• VALTANEN M., SILLANPÄÄ N., SETÄLÄ H. 2014. Effects of land use intensity on stormwater runoff and its temporal occurrence in cold climates. Hydrological Processes. Vol. 28. Iss. 4 p. 2639–2650.
• VLČKOVÁ M., NECHVÁTAL M., SOUKUP M. 2009. Annual runoff coefficient in the Cerhovický Stream catchment. Journal of Water and Land Development. Vol. 13b p. 41–56.

Uwagi

Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę (zadania 2017).