Modelling the impact of design rainfall on the urban drainage system by Storm Water Management Model

• Autorzy: Laouacheria Fares , Kechida Said , Chabi Moncef

Identyfikatory

DOI

10.2478/jwld-2019-0013

Warianty tytułu

PL

Modelowanie wpływu projektowanego opadu na system miejskiego drenażu z użyciem modelu zarządzania wodami burzowymi

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Flood modelling is an effective way to manage the stormwater network in cities. It aims to understand and predict the behaviour of stormwater network so that it can test and evaluate effective solutions to structural and operational problems. So simulation modelling stays a preoccupation for building a successful hydraulic modelling in urban areas. This study investigates the impact of the design rainfall on the hydraulic modelling results for the Azzaba stormwater network located in the North-East of Algeria by using the Storm Water Management Model (SWMM). Four scenarios of design rainfall events were compared for 10, 25 and 50-year return periods, where we used double triangle and composite curves for the design rainfall event definition. The results show the impact of the choice of design rainfall on the behaviour of the stormwater network, from which the results of simulation by the double triangle method for the short durations represents a great risk on the probability that the stromwater network can overflow and flood the city, with a difference in peak discharge estimated at 62.97% and 58.94% for 2 h and 3 h events compared to the peak discharge simulated by the composite rainfall method.

PL

Modelowanie jest skuteczną metodą zarządzania siecią kanalizacji deszczowej w miastach. Umożliwia sprawdzenie działania oraz prognozę funkcjonowania sieci kanalizacji deszczowej, testując i oceniając skuteczność przyjętych rozwiązań. Dlatego modelowanie symulacyjne stanowi wstępny etap konstruowania modeli hydraulicznych dla obszarów miejskich. W niniejszej pracy przedstawiono wpływ projektowanego opadu na wyniki modelowania hydraulicznego sieci kanalizacji deszczowej Azzaba w północnowschodniej Algierii z zastosowaniem modelu zarządzania wodami burzowymi (SWMM). Porównano trzy scenariusze zdarzeń opadowych dla okresów powtarzalności 10, 25 i 50 lat. Kształty hietogramu opadu, opisano przy pomocy metody podwójnych trójkątów oraz krzywych syntetycznych. Stwierdzono wpływ doboru projektowanego opadu na wyniki symulacji sieci kanalizacji deszczowej. Wyniki modelowania wskazują, że w przypadku metody podwójnych trójkątów dla krótkotrwałych epizodów opadowych występuje ryzyko przepełnienia sieci kanalizacyjnej i zalania miasta. Różnica pomiędzy maksymalnymi odpływami obliczonymi dla deszczy dwu- i trzygodzinnych modelowanych metodą podwójnych trójkątów oraz metodą krzywych syntetycznych wynosiła odpowiednio 62,97% i 58,94%.

Słowa kluczowe

EN

composite rainfall; double triangle rainfall; flood; hydraulic modelling; Storm Water Management Model; stormwater network

PL

metoda podwójnych trójkątów; model zarządzania wodami burzowymi; modelowanie hydrauliczne; powódź; sieć wód burzowych; złożony opad

• Wydawca: Wydawnictwo ITP
• Czasopismo: Journal of Water and Land Development
• Rocznik: 2019
• Tom: no. 40
• Strony: 119--125
• Opis fizyczny: Bibliogr. 31 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Laouacheria Fares

• Badji Mokhtar Annaba University, Laboratory of Soils and Hydraulic, P.O. Box 12, 23000 Annaba, Algeria

autor

Kechida Said

• Badji Mokhtar Annaba University, Laboratory of Soils and Hydraulic, Annaba, Algeria

autor

Chabi Moncef

• Badji Mokhtar Annaba University, Laboratory of Soils and Hydraulic, Annaba, Algeria

Bibliografia

• BELLOS V., TSAKIRIS G. 2015. Comparing various methods of building representation for 2D flood modelling in built-up areas. Water Resources Management. Vol. 29 p. 379–397.
• BEZAK N., ŠRAJ M., RUSJAN S., MIKOŠ M. 2018. Impact of the rainfall duration and temporal rainfall distribution defined using the Huff curves on the hydraulic flood modelling results. Geosciences. Vol. 8. Iss. 2 69 pp. 15. DOI 10.3390/geosciences8020069.
• BURGER G., SITZENFREI R., KLEIDORFER M., RAUCH W. 2014. Parallel flow routing in SWMM5. Environmental Modelling and Software. Vol. 53 p. 27–34.
• CHEN S.Y., XUE Z.C., LI M., ZHU X. 2013. Variable sets method for urban flood vulnerability assessment. Science China Technological Sciences. Vol. 56. Iss. 12 p. 3129–3136.
• CHEN Z., YIN L., CHEN X., WEI S., ZHU Z. 2015. Research on the characteristics of urban rainstorm pattern in the humid area of Southern China: A case study of Guangzhou City. International Journal of Climatology. Vol. 35 p. 4370–4386. DOI 10.1002/joc.4294.
• DEMAREE G.R., VAN DE VYVER H. 2013. Construction of intensity-duration-frequency (IDF) curves for precipitation with annual maxima data in Rwanda, Central Africa. Advances in Geosciences. Vol. 35 p. 1–5. DOI 10.5194/adgeo-35-1-2013.
• DUAN W., HE B., NOVER D., FAN J., YANG G., CHEN W., MENG H., LIU CH. 2016. Floods and associated socioeconomic damages in China over the last century. Natural Hazards. Vol. 82 p. 401–413.
• FRENI G., FERRERI G. B., TOMASELLI P. 2010. Ability of software SWMM to simulate transient sewer smooth pressurization. Novatech, France. Ses. 2.3 pp. 10.
• GIRONAS J., ROESNER L.A, ROSSMAN L.A, DAVIS J. 2010. A new applications manual for the Storm Water Management Model (SWMM). Environmental Modelling and Software. Vol. 25 p. 813–814. DOI 10.1016/j.envsoft.2009.11.009.
• GONG Y., LIANG X., LI X., LI J., FANG X., SONG R. 2016. Influence of rainfall characteristics on total suspended solids in urban runoff: A case study in Beijing, China. Water. Vol. 8, 278. DOI 10.3390/w8070278.
• GULBAZ S., KAZEZYILMAZ-ALHAN C.M. 2012. Calibrated hydrodynamic model for Sazlıdere watershed in Istanbul and investigation of urbanization effects Journal of Hydrologic Engineering. Vol. 18. Iss. 1 p. 75–84.
• HOANG L., FENNER R.A., SKENDERIAN M. 2016. A conceptual approach for evaluating the multiple benefits of urban flood management practices. Journal of Flood Risk Management. Vol. 11. Iss. S2 p. S943–S959. DOI 10.1111/jfr3.12267.
• HUBER W.C., DICKINSON R., ROSSMAN L.A. 2005. Storm Water Management Model, SWMM 5.0, Documentation Manual. Cincinnati, OH. National Risk Management Research Laboratory, Office of Research and Development, U.S. Environmental Protection Agency.
• JIANG L., CHEN Y., WANG H. 2015. Urban flood simulation based on the SWMM model. Proceedings of Remote Sensing and GIS for Hydrology and Water Resources, ICGRHWE14. IAHS Publ. No. 368 p. 186–191.
• KEIFER C.J., CHU H.H. 1957. Synthetic storm pattern for drainage design. Journal of the Hydraulics Division. Vol. 83. Iss. 4 p. 1–25.
• KOUTSOYIANNIS D., KOZONIS D., MANETAS A. 1998. A mathematical framework for studying rainfall intensity-duration-frequency relationships. Journal of Hydrology. Vol. 206 p. 118–135.
• LEE K.T., HO J.Y. 2008. Design hyetograph for typhoon rainstorms in Taiwan. Journal of Hydrologic Engineering. Vol. 13. Iss 7 p. 647–651.
• LIU Y.C., CHENG C.L. 2014. A solution for flood control in urban area: using street block and raft foundation space operation model. Water Resources Management. Vol. 28 p. 4985–4998. DOI 10.1007/s11269-014-0783-z.
• LOWE S.A. 2010. Sanitary sewer design using EPA storm water management model (SWMM). Computer Applications in Engineering Education. Vol. 18. Iss. 2 p. 203–212. DOI 10.1002/cae.20124.
• MAILHOT A., DUCHESNE S. 2009. Design criteria of urban drainage infrastructures under climate change. Journal of Water Resources Planning and Management. Vol. 136. Iss. 2 p. 201–208.
• MUSY A. 1988. Hydrologie appliquée [Applied hydrologie]. Bucharest. Ed. HGA. ISBN 9739853080 pp. 365.
• NOTARO V., LIUZZO L., FRENI G., LA LOGGIA G. 2015. Uncertainty analysis in the evaluation of extreme rainfall trends and its implications on urban drainage system design. Water. Vol. 7 p. 6931–6945. DOI 10.3390/w7126667.
• NRCS 2008. National engineering handbook. P. 630. Hydrology [online]. Washington, D.C. Natural Resources Conservation Service U.S. Department of Agriculture. [Access 12.04.2018]. Available at: https://www.nrcs.usda.gov/wps/portal/nrcs/detailfull/national/water/manage/hydrology/?cid=stelprdb1043063
• PECK A., PRODANOVIC P., SIMONOVIC S.P. 2012. Rainfall intensity duration frequency curves under climate change: City of London, Ontario, Canada. Canadian Water Resources Journal. Vol. 37. Iss. 3 p. 177–189.
• ROSSMAN L.A. 2006. Storm water management model, quality assurance report: dynamic wave flow routing. EPA/600/R-06/097. Cincinnati, OH. US EPA pp. 115.
• ROSSMAN L.A. 2010. Storm Water Management Model user's manual, version 5.0. Cincinnati, OH. US EPA pp. 285.
• ROSSMAN L.A. 2015. Storm Water Management Model user’s manual (version 5.1). U.S. EPA/600/R-14/413. EPA. Cincinnati, OH pp. 352.
• ŚCIERANKA G. 2013. Modeling storage channel using SWMM 5. Architecture Civil Engineering Environment. Vol. 6(1) p. 87–94.
• WALSH T., POMEROY A.C., BURIAN S. 2014. Hydrologic modeling analysis of a passive, residential rainwater harvesting program in an urbanized, semi-arid watershed. Journal of Hydrology. Vol. 508 p. 240–253.
• ZHAO D., CHEN J., WANG H., TONG Q., CAO S., SHENG Z. 2009. GIS-based urban rainfall runoff modeling using an automatic catchment-discretization approach: A case study in Macau. Environmental Earth Science. Vol. 59 p. 465–472. DOI 10.1007/s12665-009-0045-1.
• ZHU Z., CHEN Z., CHEN X., HE P. 2016. Approach for evaluating inundation risks in urban drainage systems. Science of the Total Environment. Vol. 553 p. 1–12.

Uwagi

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2019).