Empiryczna weryfikacja modelu Bogdanowicz-Stachý do obliczania wartości natężenia deszczu miarodajnego

• Autorzy: Licznar P. , Kotowski A. , Siekanowicz-Grochowina K. , Oktawiec M. , Burszta-Adamiak E.

Warianty tytułu

EN

Empirical verifi cation of Bogdanowicz-Stachý’s formula for design rainfall intensity calculations

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Warunkiem prawidłowego wymiarowania systemów odwadniania terenów jest przyjęcie do obliczeń wiarygodnej wartości natężenia deszczu miarodajnego w funkcji czasu trwania i prawdopodobieństwa przewyższenia, rekomendowanego w normie PN-EN 752:2017. Podstawą ich wyznaczenia jest zastosowanie odpowiedniego modelu opadów, opracowanego na podstawie analizy statystycznej szeregów czasowych lokalnych opadów w wysokiej rozdzielczości czasowej, z co najmniej 30 ostatnich lat. W praktyce inżynierskiej w Polsce, oprócz stosowania nieaktualnego wzoru Błaszczyka, coraz częściej wykorzystuje się probabilistyczny model opadów maksymalnych Bogdanowicz-Stachý, oparty na pomiarach opadów z lat 1960–1990 na 20 stacjach IMGW. Jednak model ten nie zapewnia pełnego pokrycia kraju i opiera się na nieciągłej regionalizacji. Zmieniające się uwarunkowania klimatyczne wymuszają potrzebę sprawdzenia, czy model ten jest aktualny i wiarygodny do stosowania na terenie całego kraju. W artykule dokonano weryfikacji rzeczywistych wartości natężenia deszczu miarodajnego przy zadanym prawdopodobieństwie przewyższenia, wyznaczonych na podstawie 30-letniej serii opadów z lat 1986–2015, względem ich estymat według modelu Bogdanowicz-Stachý. Przeprowadzone analizy podważają zasadność koncepcji prostej regionalizacji opadów w Polsce. Wykazano, że wartości natężenia deszczu miarodajnego, obliczone z modelu Bogdanowicz-Stachý, przy prawdopodobieństwie p=100% i p=50% były najczęściej zaniżone, a przy p=20% i p=10% zawyżone w stosunku do występujących obecnie (1986–2015). Otrzymane wyniki badań dowodzą konieczności zastąpienia modelu Bogdanowicz-Stachý lokalnymi modelami opadów maksymalnych „nowej generacji”, tworzonych w ramach budowy atlasu PANDa (Polski Atlas Natężeń Deszczów), nie tylko w celu uzyskania pełnego pokrycia całego obszaru kraju, lecz także z uwagi na konieczność urealnienia wartości natężenia deszczu miarodajnego do projektowania systemów odwadniania terenów.

EN

Accurate dimensioning of drainage systems requires assumption of reliable design rainfall intensities as a function of its duration and probability of exceeding according to PN-EN 752:2017. Design rainfall intensities are determined by application of an adequate rainfall model that is based on statistical analysis of local precipitation time series recorded at high time resolution and covering a period of last 30 years minimum. Beside application of the obsolete Błaszczyk’s formula, the Bogdanowicz-Stachý’s probabilistic maximum precipitation model based on 1960–1990 rainfall records from 20 rain gauges (Institute of Meteorology and Water Management) becomes increasingly popular in Poland. However, this model does not support full coverage of the country and is based on the discontinuous regionalization. Evolving climate conditions demand validation of the model for use throughout the country. This paper presents results of verification of the actual values of rainfall intensities derived from 30-year time series from the period of 1986–2015 for given probabilities of exceeding, in comparison to the estimates delivered by the Bogdanowicz-Stachý’s model. The conducted analysis undermines legitimacy of the simple regionalization concept for precipitation in Poland. Moreover, rainfall intensity values calculated by Bogdanowicz-Stachý’s model for probabilities of p = 100% and p = 50% are mostly understated and for p = 20% and p = 10% are overstated in comparison to actuals (1986–2015). The results of the research confirm the need to replace Bogdanowicz-Stachý’s model with “new generation” local maximum precipitation models developed as part of the PANDa (the Polish Atlas of Rainfall Intensity) atlas, not only to obtain full coverage of the country, but also to make the values of rainfall intensities reliable for design of drainage systems.

Słowa kluczowe

PL

dane meteorologiczne; model opadów; model Bogdanowicz-Stachy; intensywność deszczu; deszcz miarodajny; krzywa IDF; krzywe DDF; odwadnianie terenów; atlas PANDa

EN

meteorological data; precipitation model; Bogdanowicz-Stachý’s model; rainfall intensity; DDF curves; IDF curve; drainage systems; PANDa atlas

• Wydawca: Polskie Zrzeszenie Inżynierów i Techników Sanitarnych, Oddział Dolnośląski
• Czasopismo: Ochrona Środowiska
• Rocznik: 2018
• Tom: Vol. 40, nr 3
• Strony: 21--28
• Opis fizyczny: Bibliogr. 16 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Licznar P.

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

autor

Kotowski A.

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

autor

Siekanowicz-Grochowina K.

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

autor

Oktawiec M.

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

autor

Burszta-Adamiak E.

• Uniwersytet Przyrodniczy we Wrocławiu, Wydział Inżynierii Kształtowania Środowiska i Geodezji, Zakład Infrastruktury i Techniki Sanitarnej, pl. Grunwaldzki 24, 50-363 Wrocław

Bibliografia

• 1. M. ABDELLATIF, W. ATHERTON, R. M. ALKHADDAR, Y.Z. OSMAN: Quantitative assessment of sewer overflow performance with climate change in northwest England. Hydrological Sciences Journal 2015, Vol. 60, No. 4, pp. 636–650.
• 2. P. LICZNAR: Wymiarowanie zbiorników retencyjnych ścieków deszczowych na podstawie syntetycznych szeregów czasowych opadów deszczu (Stormwater reservoir dimensioning based on synthetic rainfall time series). Ochrona Środowiska 2013, vol. 35, nr 2, ss. 27–32.
• 3. M.-E. JEAN, S. DUCHESNE, G. PELLETIER, M. PLEAU: Selection of rainfall information as input data for the design of combined sewer overflow solutions. Journal of Hydrology 2018, Vol. 565, pp. 559–569.
• 4. A. KOTOWSKI: Podstawy bezpiecznego wymiarowania odwodnień terenów. Sieci kanalizacyjne (t. I). Obiekty specjalne (t. II). Wydawnictwo Seidel-Przywecki, wyd. II, Warszawa 2015.
• 5. A. BEN-ZVI: Rainfall intensity-duration-frequency relationships derived from large partial duration series. Journal of Hydrology 2009, Vol. 367, pp. 104–114.
• 6. S. C. LIEW, S. V. RAGHAVAN, S.-Y. LIONG: Development of intensity-duration-frequency curves at ungauged sites: Risk management under changing climate. Geoscience Letters 2014, Vol. 1, No. 8.
• 7. P. LICZNAR, K. SIEKANOWICZ-GROCHOWINA, M. OKTAWIEC, A. KOTOWSKI, E. BURSZTA-ADAMIAK: Empiryczna weryfikacja formuły Błaszczyka do obliczania wartości natężenia deszczu miarodajnego (Empirical verification of Blaszczyk’s formula for design rainfall intensity calculations). Ochrona Środowiska 2018, vol. 40, nr 2, ss. 17–22.
• 8. E. BOGDANOWICZ, J. STACHÝ: Maksymalne opady deszczu w Polsce – charakterystyki projektowe. Materiały Badawcze, Seria: Hydrologia i Oceanologia nr 23, Instytut Meteorologii i Gospodarki Wodnej, Warszawa 1998.
• 9. A. MAILHOT, S. LACHANCE-CLOUTIER, G. TALBOT, A. C. FAVRE: Regional estimates of intense rainfall based on the Peak-Over-Threshold (POT) approach. Journal of Hydrology 2013, Vol. 476, pp. 188–199.
• 10. E. BURSZTA-ADAMIAK, P. LICZNAR, J. ZALESKI: Criteria for identifying maximum rainfalls determined by the peaks-over-threshold (POT) method under the Polish Atlas of Rainfalls Intensities (PANDa) project. Meteorology Hydrology and Water Management 2019, Vol. 7, No. 1, pp. 3–13.
• 11. P. LICZNAR, W. F. KRAJEWSKI: Precipitation type specific radar reflectivity-rain rate relationships for Warsaw, Poland. Acta Geophysica 2016, Vol. 64, No. 5, pp. 1840–1857.
• 12. B. JAKUBIAK, P. LICZNAR, S.P. MALINOWSKI: Rainfall stimates from radar vs. raingauge measurements. Warsaw case study. Environment Protection Engineering 2014, Vol. 40, No. 2, pp. 162–170.
• 13. T. EINFALT, J. SZTURC, K. OSRÓDKA: The quality index for radar precipitation data: A tower of Babel? Atmospheric Science Letters 2010, No. 11, pp. 139–144.
• 14. A.-G. DOSNE, M. BERGSTRAND, M. O. KARLSSON: A strategy for residual error modeling incorporating scedasticity of variance and distribution shape. Journal of Pharmacokinetics and Pharmacodynamics 2016, Vol. 43, No. 2, pp. 137–151.
• 15. M. A. ALAM, K. EMURA, C. FARNHAM, J. YUAN: Bestfit probability distributions and return periods for maximum monthly rainfall in Bangladesh. Climate 2018, Vol. 6, No. 9.
• 16. M. NOWAKOWSKA, A. KOTOWSKI: Metodyka i zasady modelowania odwodnień terenów zurbanizowanych. Oficyna Wydawnicza Politechniki Wrocławskiej, Wrocław 2017.

Uwagi

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