Modelowanie intensywnych opadów deszczu w zlewni miejskiej na przykładzie Szczecina

• Autorzy: Wawrzyniak Magda , Wdowikowski Marcin

Identyfikatory

DOI

10.15199/17.2023.7.4

Warianty tytułu

EN

Heavy rainfall modeling in an urban catchment area on the example of Szczecin

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Modelowanie intensywnych opadów deszczu o zadanej wysokości oraz prawdopodobieństwie wystąpienia jest jednym z największych wyzwań hydrologii miejskiej, a w szczególności bezpiecznego odwadniania terenów, przede wszystkim z uwagi na losowy charakter występowania opadów atmosferycznych jako elementów meteorologicznych. Dostęp do danych meteorologicznych w Polsce przez wiele lat był istotną przeszkodą w procesie aktualizacji wiedzy i narzędzi służących w projektowaniu systemów racjonalnego gospodarowania wodami opadowymi i roztopowymi. W niniejszej pracy przedstawiono procedurę opracowania prostego modelu opadowego, umożliwiającego wyznaczenie charakterystyk projektowych intensywnych opadów deszczu, przy minimalnym dostępie do danych pomiarowych. Metodę przedstawiono na podstawie otwartych danych meteorologicznych Instytutu Meteorologii i Gospodarki Wodnej - Państwowego Instytutu Badawczego, z lat 1986-2015, na przykładzie Szczecina. Zaprezentowana metoda ma charakter uniwersalny, skalowalny dla dowolnej miejscowości, a jej wyniki zostały porównane z dostępnymi dotychczas rozwiązaniami i metodami takimi jak model Błaszczyka, model IMGW (Bogdanowicz-Stachy), atlas PANDa czy dostępne dla Szczecina wyniki niemieckiego modelu DWD KOSTRA. W wyniku analizy porównawczej zauważono, ze opracowane modele fizykalne dają najlepsze spośród badanych rozwiązań wyniki, dla opadów występujących najczęściej C = 1 oraz C = 2 lata. Dla pozostałych częstości C = 5, C = 10 i C = 30 lat, opracowane autorską metodą modele dały się wyprzedzić wynikom jedynie modelom probabilistycznym atlasu PANDa.

EN

Modeling intense rainfall of a given height and probability of occurrence is one of the greatest challenges of urban hydrology, and in particular safe drainage of areas, primarily due to the random nature of precipitation as meteorological elements. Access to meteorological data in Poland for many years was a significant obstacle in the process of updating knowledge and tools used in the design of systems for rational rainwater and snowmelt management. This paper presents a procedure for developing a simple precipitation model that enables the determination of the design characteristics of heavy rainfall with minimal access to measurement data. The method was presented on the basis of open meteorological data of the Institute of Meteorology and Water Management - National Research Institute, from the years 1986-2015, on the example of Szczecin. The presented method is universal and scalable for any locality, and its results have been compared with the solutions and methods available so far, such as the Błaszczyk model, the IMGW (Bogdanowicz-Stachy) model, the PANDa atlas or the results of the German DWD KOSTRA model available for Szczecin. As a result of the comparative analysis, it was noticed that the developed physical models give the best results among the tested solutions, for precipitation occurring most often at C = 1 and C = 2 years. For the remaining frequencies of C = 5, C = 10, and C = 30 years, the models developed using the original method could be outpaced only by the probabilistic models of the PANDa atlas.

Słowa kluczowe

PL

hydrologia miejska; modele fizykalne; opady intensywne; modelowanie deszczów maksymalnych

EN

urban hydrology; physical models; heavy rainfall; modeling of maximum rainfall

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Gaz, Woda i Technika Sanitarna
• Rocznik: 2023
• Tom: Nr 7-8
• Strony: 22--30
• Opis fizyczny: Bibliogr. 17 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Wawrzyniak Magda

• Politechnika Wrocławska, Wydział Inżynierii Środowiska, Katedra Wodociągów i Kanalizacji, ul. Wybrzeże Wyspiańskiego 27 50-370 Wrocław

autor

Wdowikowski Marcin

• Politechnika Wrocławska, Wydział Inżynierii Środowiska, Katedra Wodociągów i Kanalizacji, ul. Wybrzeże Wyspiańskiego 27 50-370 Wrocław

Bibliografia

• [1] Błaszczyk Wacław. 1954. „Spływy deszczowe w sieci kanalizacyjnej (Wytyczne do normatywu)". Gaz Woda i Technika Sanitarna 9: 262-271.
• [2] Bogdanowicz Ewa, Juliusz Stachý. 1998. „Maksymalne opady deszczu w Polsce. Charakterystyki projektowe". Wydawnictwo Instytutu Meteorologii i Gospodarki Wodnej. Seria Hydrologia i Oceanologia nr 23: 85.
• [3] Dobrucka Justyna, Aleksandra Działowska-Chmara, Ewa Kowalska-Klimczak, Krzysztof Michalski, Angelika Szerniewicz-Kwas, Jolanta Wiśniewska. 2011. „Prognoza oddziaływania na środowisko". Biuro Planowana Przestrzennego Miasta w Szczecinie.
• [4] Hejduk Leszek, Ewa Kazanowska. 2016. „Hydrologia zlewni zurbanizowanych". Monografie Komitetu Gospodarki Wodnej Polskiej Akademii Nauk: 39.
• [5] Kotowski Andrzej, Bartosz Kaźmierczak, Andrzej Dancewicz. 2010. „Modelowanie opadów do wymiarowania kanalizacji". Wydawnictwo Polskiej Akademii Nauk. Komitet Inżynierii Lądowej i Wodnej. Instytut Podstawowych Problemów Techniki. Studia z zakresu inżynierii nr 68: 170.
• [6] Kotowski Andrzej, Katarzyna Wartalska, Monika Nowakowska. 2016. „Uogólniona metoda analityczna wymiarowania przelewowych zbiorników retencyjnych ścieków deszczowych". Ochrona Środowiska 1(38): 45-52.
• [7] Kotowski Andrzej. 2015. „Podstawy bezpiecznego wymiarowania odwodnień terenów". Wydawnictwo Seidel-Przywecki: 288
• [8] Krzanowski Stanisław, Andrzej Wałęga. 2007. „Hydrometeorologiczne aspekty wymiarowania urządzeń do retencji wód opadowych terenów zurbanizowanych". Zakład Gospodarki Wodnej i Ochrony Wód.
• [9] Licznar Paweł, Janusz Zieliński [red.]. 2020. „Metodyka opracowania Polskiego Atlasu Natężeń Deszczów (PANDa)". Instytut Meteorologii i Gospodarki Wodnej Państwowy Instytut Badawczy: 139
• [10] Licznar Paweł, Katarzyna Siekanowicz-Grochowina, Michał Oktawiec, Andrzej Kotowski, Ewa Burszta-Adamiak. 2018. „Empiryczna weryfikacja formuły Błaszczyka do obliczania wartości natężenia deszczu miarodajnego". Ochrona Środowiska 40 (2): 17-22.
• [11] Malitz Gabriele, Heinz Ertel. 2015. „Starkniederschlagshöhen für Deutschland (Bezugszeitraum 1951 bis 2010). KOSTRA-DWD-2010". Deutscher Wetterdienst: 40.
• [12] Ozga-Zieliński Bogdan [red]. 2022. „Modele probabilistyczne opadów maksymalnych o określonym czasie trwania i prawdopodobieństwie przewyższenia - projekt PMAXTP". Instytut Meteorologii i Gospodarki Wodnej - Państwowy Instytut Badawczy: 55.
• [13] PN-EN 752:2017: Drain and sewer systems outside buildings - Sewer system management. Comitte Europeen de Normalisation: 90.
• [14] Szturc Jan, Anna Jurczyk, Katarzyna Ośródka. 2016. "System estymacji nowcastingu opadów (SEINO) generujących dane z wysoką rozdzielczością". Monografie Komitetu Gospodarki Wodnej Polskiej Akademii Nauk: 39.
• [15] Wdowikowski Marcin, Bartosz Kaźmierczak, Andrzej Kotowski. 2021. „Probabilistyczne modelowanie deszczów maksymalnych na przykładzie dorzecza Górnej i Środkowej Odry". Oficyna Wydawnicza Politechniki Wrocławskiej.
• [16] Wdowikowski Marcin, Katarzyna Wartalska, Bartosz Kaźmierczak, Andrzej Kotowski. 2023. „Zasady formułowania probabilistycznych modeli deszczów maksymalnych". Gaz, Woda i Technika Sanitarna 1: 22-29.
• [17] Węglarczyk Stanisław. 2013. „O poprawności wzorów Błaszczyka na obliczanie opadów miarodajnych". Infrastruktura i Ekologia Terenów Wiejskich 3: 63-76.

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa nr SONP/SP/546092/2022 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2024).