Weryfikacja możliwości generowania syntetycznych szeregów opadowych dla hydrodynamicznego modelowania sieci kanalizacyjnych na podstawie danych niemieckich

• Autorzy: Licznar P. , Schmitt T. G.

Warianty tytułu

EN

Possibility of synthetic precipitation time series generation for hydrodynamical drainage systems modelling verification on the base of German data

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Wykorzystanie syntetycznych szeregów opadowych w miejsce wieloletnich serii obserwacyjnych wydaje się być bardzo obiecującą perspektywą dla hydrodynamicznego modelowania miejskich systemów odwodnienia. Idea ta eliminuje zarówno konieczność przyjmowania a priori założenia prostego powtórzenia procesu opadowego w przyszłości, jak również redukuje koszty zakupu danych wejściowych do modelowania hydrodynamicznego. Aktualnie rozdział sum opadowych z wykorzystaniem modeli kaskad losowych, zwłaszcza kaskad mikrokanonicznych reprezentuje najbardziej obiecującą technologię w tym zakresie. Możliwość wykorzystywania kaskad mikrokanonicznych dla generowania syntetycznych szeregów czasowych opadów 5. minutowych była testowana w tych badaniach na podstawie obserwacyjnych szeregów czasowych, pochodzących z 4 różnych niemieckich stacji meteorologicznych, reprezentujących szeroki zakres warunków klimatycznych tego obszaru Europy. Wyniki otrzymane dla wszystkich stacji były jednakowo dobre i ze względu na ograniczenia niniejszego artykułu tylko wyniki z Zagłębia Ruhry są prezentowane szczegółowo. Obliczone histogramy współczynników rozpadu (BDC) dla oryginalnych szeregów czasowych były zdominowane przez liczne sztuczne piki dla BDC=0.5, 0.4, 0.33, 0.2, 0.25 oraz odpowiednio 0.6, 0.67, 0.8 i 0.75 z uwagi na błąd zaokrąglenia. Metoda randomizacji została zaproponowana dla rozwiązania tego problemu. Histogramy BDC dla skorygowanych (zrandomizowanych) szeregów czasowych były wygładzone. Dla długich czasów możliwy był ich opis za pomocą symetrycznego rozkładu beta, jednak dla czasów krótkich konieczne było wykorzystywanie złożonych rozkładów 3N-B (zbudowanych z 3 różnych rozkładów normalnych i 1 rozkładu beta). Hierarchiczne zamiany z rozkładów typowo beta ku rozkładom 3N-B, zdominowanych przez rozkłady normalne były obserwowane pośród badanych skal czasowych. Kaskady mikrokanoniczne z generatorami bazującymi na tych obserwacjach generowały syntetyczne szeregi czasowe dobrej jakości. Zarówno nieciągłość, jak i zmienność opadów w szeregach syntetycznych były porównywalne do tych charakterystyk obliczonych dla zbiorów obserwacyjnych. Badania udowodniły możliwość praktycznego wykorzystywania modeli kaskad mikrokanonicznych dla generowania syntetycznych szeregów czasowych opadów 5-min. przydatnych dla symulacji hydrodynamicznych systemów odwodnienia w Niemczech.

EN

Use of synthetic precipitation time series instead of observed long-lasting time series seems to be a promising idea for hydrodynamical urban drainage systems modelling. This idea eliminates both the necessity of a priori assumption of precipitation process simple reply in the future, as well as reduces the cost of input data for hydrodynamical modelling purchase. Nowadays rainfall totals disaggregation by means of random cascade models, especially microcanonical cascades models represents the most promising technology in this field. The possibility of microcanonical random cascades application for a 5-minute synthetic time series generation was tested in this study on the base of observed time series originating from 4 different German meteorological stations representing a broad range of climatic conditions of this area of Europe.

Słowa kluczowe

PL

sieci kanalizacyjne; modelowanie sieci kanalizacyjnych

EN

sewerage system

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Gaz, Woda i Technika Sanitarna
• Rocznik: 2010
• Tom: Nr 3
• Strony: 10--15
• Opis fizyczny: Bibliogr. 13 poz.

Twórcy

autor

Licznar P.

autor

Schmitt T. G.

• Katedra Budownictwa i Infrastruktury, Uniwersytet Przyrodniczy we Wrocławiu, pl. Grunwaldzki 24, 50-363, Wrocław,

Bibliografia

• [1] Bartels H., Malitz G., Asmus S., Albrecht F.M., Dietzer B., Günther T., Ertel H., 1997: Starkniederschlagshöhen in Deutschland. KOSTKA. Selbsverlag des Deutschen Wetterdinstes, Offenbach am Main.
• [2] Bárdossy A., 1998: Generating Precipitation Time Series Using Simulated Annealing, Water Resour. Res., 34(7), 1737-1744.
• [3] de Lima M.I.P., 1998: Multifractals and the temporal structure of rainfall. Doctoral dissertation, Wageningen Agricultural University, Wageningen.
• [4] de Lima M.I.R Grasman J., 1999: Multifractal analysis of 15-min and daily rainfall from a semi-arid region in Portugal. J. Hydrol., 220, 1-11.
• [5] Licznar P., 2008: Obliczenia częstotliwości nadpiętrzania sieci kanalizacji deszczowej. GWiTS, 7-8,16-21.
• [6] Licznar P., 2009a: Generatory syntetycznych szeregów opadowych dla modelowania sieci kanalizacji deszczowych i ogólnospławnych. Monografie UP we Wrocławiu (w druku).
• [7] Licznar P., 2009b: Potrzeba wykorzystywania syntetycznych danych opadowych dla modelowania sieci kanalizacji deszczowej i ogólnospławnej. Eksploatacja wodociągów i kanalizacji. Materiały konferencji: GIS modelowanie i monitoring w zarządzaniu systemami wodociągowymi i kanalizacyjnymi, Warszawa 21 kwietnia 2009, 35^9.
• [8] Licznar P., Alberski Z., Bodziony P., 2008: O konieczności przeprowadzania obliczeń kontrolnych częstotliwości nadpiętrzenia sieci kanalizacji deszczowej. Mat. I Ogólnopol. Konf. Nauk.-Techn. INFRA-EKO 2008, Rzeszów-Paczółtowice, 26-27 czerwca 2008, 113-120.
• [9] Menabde M., Sivapalan M., 2000: Modeling of rainfall time series and extremes using bounded random cascades and Levy-stable distributions. Water Resources Research 36(11), 3293-3300.
• [10] Molnar P., Burlando P., 2005: Preservation of rainfall properties in stochastic disaggregation by a simple random cascade model. Atmospheric Research 77, 137-151.
• [11] Molnar P., Lüscher R., Hausherr R., 2006: Impact of storm rainfall variability on urban drainage system performance. Proceedings 7th International Workshop on Precipitation in Urban Areas: Extreme Precipitation, Multisource Data Measurement and Uncertainty, 7-10 December 2006, St. Moritz, Switzerland.
• [12] Over T.M., Gupta V.K.,1994: Statistical analysis of mesoscale rainfall: Dependence of a random cascade generator on large-scale forcing. Journal of Applied Meteorology 33, 1526-1542.
• [13] Schmitt T.G., 2000: ATV-DVWK Kommentar, ATY-A 118 Hydraulische Berechnung von Entwässerungssystemen, DWA, Hennef.