Wpływ parametrów fizyczno-geograficznych zlewni i charakterystyk opadu na czas koncentracji odpływu

• Autorzy: Wałęga A. , Cupak A. , Michalec B. , Wachulec K.

Warianty tytułu

EN

The influence of physical and geographical catchment parameters and precipitation characteristics on the runoff time of concentration

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Celem artykułu jest ocena wpływu parametrów fizyczno – geograficznych zlewni i charakterystyk opadów na czas koncentracji odpływu ze zlewni o różnym użytkowaniu. Analizy przeprowadzono dla zlewni rzeki Sidzinki i potoku Łęgówka, położonych na terenie miasta Krakowa oraz potoku Rozrywka (Sudół Dominikański), którego zlewnia leży na obszarze gminy Zielonki i gminy Kraków. W zlewni rzeki Sidzinki dominuje użytkowanie w postaci gruntów ornych, w zlewni potoku Łegówka i Sudoł Dominikański – tereny zabudowane. Czas koncentracji obliczono metodami: a) segmentowymi: Kerby-Kirpich, NRCS, wg procedury TR55, Kerby-NRCS i b) metodami „lag”: Haktanir-Sezen, Simas-Hawking i NRCS-Lag. Podstawą przeprowadzonych obliczeń były pomiary terenowe geometrii koryt cieków, mapy topograficzne i ortofotomapy oraz natężenie opadów o różnym czasie trwania i prawdopodobieństwie przewyższenia wg, które zostały obliczone ze wzoru Bogdanowicz-Stachy. Przeprowadzone obliczenia wykazały, że wartość czasu koncentracji jest charakterystyczna dla danej zlewni i zależna od zastosowanej metody obliczeniowej. Największe wartości czasu koncentracji otrzymano dla metod Kerby – Kirpich’a i NRCS Lag, które uwzględniają wyłącznie charakterystykę drogi spływu. Wykazano ponadto, że charakterystyka opadu ma znaczący wpływ na wielkość czasu koncentracji - wzrost prawdopodobieństwa przewyższenia deszczu prowadzi do zmniejszenia jego natężenia, co w efekcie zwiększa wartość czasu koncentracji. Istotnym czynnikiem wpływającym na wielkość czasu koncentracji jest rozmieszczenie terenów uszczelnionych w zlewni. Wzrastający udział powierzchni uszczelnionej w obszarze źródłowym i środkowym zlewni odpowiada za krótszy czas spływu, a przez to mniejsze przepływy w kulminacji.

EN

The aim of this paper is to estimate the influence of physical and geographical catchment parameters as well as precipitation characteristics of the runoff time of concentration for a different catchment use. The analyses were carried out in the catchment of Sidzinka River and Łęgówka Stream, located in Kraków and Rozrywka Stream (Sudół Dominikański), which catchment lies in the area of municipalities Zielonki and Kraków. In the Sidzinka catchment cultivated areas are main cover, in the Łęgówka and Sudoł Dominikański stream dominated urban areas. Time of concentration was calculated with use following methods: a) segments methods: Kerby-Kirpich, NRCS, TR55 procedure, Kerby-NRCS and b) “lag” methods: Haktanir-Sezen, Simas-Hawking and NRCS-Lag methods. Cross section measurements and analyze of topographic maps and ortho foto maps and precipitation intensity for different time duration and frequency was base for calculation of time of concentration. The calculations showed that concentration’s time value is specific for the given catchment and depends on calculation’s method. The highest concentration’s time values were obtained for Kerby – Kirpich’s and NRCS Lag methods, which take into consideration only characteristic of runoff’s road. It was also proved, that precipitation has a significant influence on the time of concentration value – an increase of probability of rain exceedance reduces its strength and increases the value of time of concentration. Distribution of sealed areas in catchment is important factor influencing on time of concentration. The increasing share of the sealed area in the source area and the central basin is responsible for the shorter runoff, and thus lower peak discharge.

Słowa kluczowe

PL

ciek wodny; zlewnia; opad; charakterystyka; czas koncentracji; metoda segmentowa

EN

water course; catchment; precipitation; characteristics; time of concentration; segment method

• Wydawca: Oficyna Wydawnicza Politechniki Rzeszowskiej
• Czasopismo: Czasopismo Inżynierii Lądowej, Środowiska i Architektury / Journal of Civil Engineering, Environment and Architecture
• Rocznik: 2013
• Tom: z. 60, nr 3
• Strony: 143--160
• Opis fizyczny: Bibliogr. 20 poz., il., tab.

Twórcy

autor

Wałęga A.

• Uniwersytet Rolniczy, Kraków

autor

Cupak A.

• Uniwersytet Rolniczy, Kraków

autor

Michalec B.

• Uniwersytet Rolniczy, Kraków

autor

Wachulec K.

• Uniwersytet Rolniczy, Kraków

Bibliografia

• [1] Application of Hydrologic Methods in Maryland. State Highway Administration 2005.
• [2] Barszcz M., Banasik K., Tönsmann F.: Estimation of lag times of rainfall events for three small river basins. Electronic Journal of Polish Agricultural Universities, Environmental Development, 9 (2), 2006.
• [3] Bogdanowicz E., Stachy J.: Maksymalne opady deszczu w Polsce. Charakterystyki projektowe. Materiały Badawcze, seria: Hydrologia i Oceanologia 23, 1998, IMGW, Warszawa.
• [4] Bondelid, T. R., McCuen, R. H., Jackson, T. J.: Sensitivity of SCS models to curve number variation. Water Resour. Bull., 20 (2), 1982, s. 337–349.
• [5] Byczkowski A.: Hydrologia, t. II, Wyd. SGGW Warszawa, 1996.
• [6] DVWK Niederschlag – Starkegenauswertung nach Wiederkehrzeit und Dauer. Regeln 124, Verlag Paul Parey, 1985, Hamburg.
• [7] Fang X., Thompson D. B., Cleveland T. G., Pradhan P., Malla R.: Time of Concentration Estimated Using Watershed Parameters Determined by Automated and Manual Methods. J. of Irrigation and Drainage Engineering 3-4, 2007, s. 202-211.
• [8] Green J. I., Nelson E. J.: Calculation of time of concentration for hydrologic design and analysis using geographic information system vector objects. J. of Hydroinformatics 04.2, 2002, s. 75-81.
• [9] Haktanir, T., Sezen, N.: Suitability of two-parameter gamma and three-parameter beta distributions as synthetic unit hydrographs in Anatolia. Hydrol. Sci. J., 35(2), 1990, s. 167–184.
• [10] Kotowski A., Kazimierczak B., Dancewicz A.: Modelowanie opadów do wymiarowania kanalizacji. Komitet Inżynierii Lądowej i Wodnej, Instytut Podstawowych Problemów Techniki PAN, 2010, Warszawa.
• [11] Maidment D.V.: Handbook of hydrology. McGraw-Hill, 1993.
• [12] National Engineering Handbook Hydrology. Part 630. National Resources Conservation Service, 1997.
• [13] Roussel M. C., Thompson D. B., Fang X., Cleveland T. G., Garcia C. A.: Time-Parameter Estimation For Applicable Texas Watersheds. Research Report 0-4696-2. 2005, Lamar University.
• [14] SCS (Soil Conservation Service). National Engineering Handbook, Section 4, U.S. Department of Agriculture, Washington, D.C., 1972.
• [15] Shaw E. M., Beven K. J., Chappel N. A., Lamb R.: Hydrology in practice. Fourth Edition. Spon Press, London and New York, 2011.
• [16] Simas, M. J., Hawkins, R. H.: Lag time characteristics in small watersheds in the United States. Proc., 2nd Federal Interagency Hydrologic Modeling Conf., Las Vegas. 2002.
• [17] Soczyńska U.: Hydrologia dynamiczna. Red. Wyd. PWN Warszawa, 1997.
• [18] Urban drainage design manual. Hydraulic Engineering Circular 22, wyd. 2, Amerykański Departament Transportu, 2001.
• [19] Urban Hydrology for Small Watershed. TR55. 1986. USDA.
• [20] Weinerowska-Borys K.: Czas koncentracji w uproszczonych obliczeniach odpływu ze zlewni zurbanizowanych. [W:] Hydrologia w inżynierii i gospodarce wodnej. T. 1. Redakcja Beniamin Więzik. Monografie Komitetu Inżynierii Środowiska PAN, vol. 68, 2010, Warszawa, s. 367-377.