Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Zmodyfikowana metoda doboru średnic przewodów w wieloobwodowych sieciach wodociągowych

Pawlak A., Łuźniak M., Kotowski A.

Technologia Wody

|

2018

|

Nr 6 (62)

30--36

PL

W pracy omówiono metodologiczne problemy projektowania i wymiarowania sieci wodociągowych. Na tej podstawie zaproponowano modyfikację metody doboru średnic rurociągów w obwodowych sieciach wodociągowych, która polega na zastąpieniu arbitralnie rozdzielanych przez projektanta strumieni przepływów, strumieniami wyznaczonymi w wyniku rozwiązania układu równań I i II prawa Kirchhoffa, przy wstępnym założeniu jednakowych, domyślnych średnic na wszystkich przewodach projektowanej sieci. Metoda ta pozwala na powtarzalność wyznaczania przepływów obliczeniowych, miarodajnych do doboru średnic rurociągów i jest niezależna od preferencji projektanta.

EN

In this paper the methodological problems of designing and dimensioning of water supply networks has been discussed. On this basis, a modification of the method for the selection of pipe diameters in peripheral water networks has been proposed, which consists in replacing arbitrarily separated flow streams by the designer, streams determined as a result of the solution of Kirchhoff’s system of equations I and II, with initial assumption of the same default diameters on all pipes of the designed network. This method allows for the repeatability of determination of computational flows, reliable for the selection of pipe diameters and is independent of the designer’s preferences.

2

Standards for the dimensioning and assessment of reliable operations of area drainage systems under conditions of climate change

Kotowski A., Nowakowska M.

Technical Transactions

|

2018

|

Vol. 115, iss. 1

125--139

EN

Contemporary area drainage dimensioning standards are presented in this paper. Hazards for drainage systems arising from climate changes are discussed and trends of changes in the precipitation structure are presented using the example of data obtained from Wrocław. The need for changes within precipitation scenarios is indicated for modelling overflow in channels and a research methodology and assessment criteria of the degree of reliability of the drainage system are proposed. Results are presented of an analysis of the operation of the rainwater drainage system in the Gaj and Tarnogaj housing estates in Wrocław – these were conducted using a calibrated hydrodynamic model in SWMM software. It was proved that the examined system does not meet the standards of PN-EN 752:2008, DWA-A 118:2006 and Merkblatt no. 4.3/3:2009 with regard to instances of flooding from channels and that adaptation to climate change is required.

PL

Przedstawiono współczesne standardy wymiarowania odwodnień terenów. Omówiono zagrożenia dla systemów kanalizacyjnych wynikające ze zmian klimatu i zaprezentowano trendy zmian w strukturze opadów, na przykładzie danych z Wrocławia. Wskazano na potrzebę zmiany scenariuszy opadów do modelowania nadpiętrzeń w kanałach oraz zaproponowano metodykę badań i kryteria ocen stopnia niezawodności kanalizacji. Przedstawiono wyniki analizy działania kanalizacji deszczowej na osiedlach Gaj i Tarnogaj we Wrocławiu, przeprowadzonej na skalibrowanym modelu hydrodynamicznym w programie SWMM. Wykazano, że badany system nie spełnienia standardów PN-EN 752:2008, DWA-A 118:2006 i Merkblatt Nr. 4.3/3:2009 odnośnie wylewów z kanałów i wymaga dostosowania do zmian klimatu.

3

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

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

Ochrona Środowiska

|

2018

|

Vol. 40, nr 3

21--28

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.

4

Empiryczna weryfikacja formuły Błaszczyka do obliczania wartości natężenia deszczu miarodajnego

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

Ochrona Środowiska

|

2018

|

Vol. 40, nr 2

17--22

PL

Pomimo wyraźnych zastrzeżeń do podstaw teoretycznych oraz ograniczonych i przestarzałych danych opadowych, sformułowana przez Błaszczyka formuła opisująca wartość natężenia deszczu miarodajnego jest w Polsce nadal używana do wymiarowania systemów odwadniania terenów. Podstawą tej formuły (typu IDF – intensity-duration-frequency) jest założenie występowania ścisłej zależności funkcyjnej pomiędzy średnioroczną sumą wysokości opadów a maksymalnymi natężeniami deszczów. Założenie to zostało poddane w artykule weryfikacji na podstawie rzeczywistych maksymalnych wartości natężenia deszczów, wyznaczonych na potrzeby opracowania i wdrożenia Polskiego Atlasu Natężeń Deszczów (PANDa). Maksymalne natężenia deszczów, przy różnych czasach ich trwania, zostały wyszukane z rejestracji opadów w latach 1986–2015, pochodzących z ogólnopolskiej sieci 100 deszczomierzy Instytutu Meteorologii i Gospodarki Wodnej (IMGW-PIB). Wartości te porównano z odpowiadającymi ich estymatami obliczonymi według formuły Błaszczyka. Na podstawie otrzymanych wyników zakwestionowano podstawowe założenie tej formuły mówiące, że wartości maksymalnego natężenia deszczów nie są skorelowane z średniorocznymi sumami wysokości opadów. Ponadto stwierdzono wyraźną tendencję do zaniżania wartości natężenia deszczów obliczanych z formuły Błaszczyka. Wykazano, że wartość średniego błędu względnego pomiędzy rzeczywistymi natężeniami deszczów a ich oszacowaniami wynosiła 33%. Nawet w oryginalnych warszawskich warunkach hydrologicznych stosowanie formuły Błaszczyka okazało się nieakceptowalne, gdyż prowadziło do istotnego zaniżania obecnych natężeń deszczów. Z uwagi na dokonane ustalenia rekomenduje się całkowite wyeliminowanie formuły Błaszczyka z praktyki inżynierskiej projektowania systemów odwadniania terenów w Polsce.

EN

Despite serious questions to the theoretical fundamentals as well as the limited and outdated precipitation data, the Blaszczyk’s formula for the design rainfall intensity is still in use for sizing drainage systems in Poland. The assumption of close functional dependence between the average annual precipitation depth and maximum rainfall intensities is the basis for the formula (IDF-type, i.e. intensity-duration-frequency). The assumption was verified against the actual values of maximum rainfall intensity, derived for the purpose of development and implementation of the Polish Atlas of Rainfall Intensity (PANDa rainfall model). The actual maximum rainfall intensities for different duration periods were retrieved from the precipitation records obtained from the nation-wide network of 100 rain gauges of the Polish Institute of Meteorology and Water Management (IMGWPIB) for the period of 1986–2015. These values were compared to the corresponding Blaszczyk formula’s estimates. Based on the results, the basic assumption of the formula was questioned, namely that the maximum rainfall intensity values are not correlated with the normal annual precipitation depth. A clear tendency for the rainfall intensity values to be underestimated by the Blaszczyk’s formula was observed. It was demonstrated that the mean relative error between the actual and estimated rainfall intensities was 33%. Even for the original hydrological Warsaw conditions, the Blaszczyk formula proved unacceptable due to significant underestimation of current rainfall intensities. In view of the findings, a complete elimination of the formula from drainage system engineering in Poland is recommended.

5

Wybrane problemy projektowania i modelowania odwodnień terenów

Kotowski A., Kaźmierczak B., Licznar P.

Instal

|

2018

|

nr 5

39--44

PL

Zaprezentowano ewolucje europejskich standardów projektowania i eksploatacji (wg PN-EN 752:2008 i PN-EN 752:2017) oraz metodykę badań niezawodności działania systemów odwodnień terenów zurbanizowanych (wg DWA-A 118:2006), w tym z uwzględnieniem zmian klimatu (wg Markblatt Nr. 4.3/3:2009). Omówiono zasady prowadzenia tego typu badań z kryteriami do identyfikacji przeciążeń kanałów, odnośnie do wylewów i podtopień terenów. Podjęto próbę standaryzacji zasad modelowania zjawiska opad-odpływ w skanalizowanych zlewniach miejskich, do zarządzania ryzykiem zagrożeń środowiskowych. W szczególności, zaprezentowano metodykę identyfikacji, kalibracji i walidacji parametrów modeli hydrodynamicznych z uwzględnieniem niestacjonarności czasowo-przestrzennej opadów.

EN

The evolution of European standards for design and operation (according to PN-EN 752:2008 and PN-EN 752:2017) and the methodology for testing the reliability of urban drainage systems (according to DWA-A 118: 2006), including climate change (according to Merkblatt No. 4.3/3: 2009), are presented. Principles of conducting this type of research with the criteria for identification of channel overloads, regarding floods and flooding of areas were discussed. An attempt was made to standardize the principles of modeling the phenomenon of precipitation-outflow in sewered municipal catchments, to manage the risk of environmental hazards. In particular, the methodology for the identification, calibration and validation of hydrodynamic model parameters was presented, taking into account the temporal unstationary of precipitation.

6

Analiza rozkładów prawdopodobieństwa maksymalnych wysokości opadów w dorzeczu Górnej i Środkowej Odry

Wdowikowski M., Kaźmierczak B., Dąbek P. B., Kotowski A.

Technologia Wody

|

2017

|

Nr 3 (53)

4--13

PL

Do opisu dobowych wysokości opadów maksymalnych na 12 stacjach pomiarowych IMGW- PIB w dorzeczu Górnej i Środkowej Odry z okresu 1961 - 2010 zastosowano 8 rozkładów prawdopodobieństwa. W zdecydowanej większości przypadków (dla 9 z 12 stacji pomiarowych) rozkładem teoretycznym najdokładniej opisującym dane pomiarowe okazał się rozkład Gamma wg tekstu Andersona-Darlinga oraz kryteriów informacyjnych AIC czy BIC. Dla kilku stacji możliwe do zastosowania okazały się również rozkłady: uogólniony Pareto, Weibulla i uogólniony wykładniczy.Wartośc wskaźnika RRMSE wskazywały natomiast, że nie tylko rozkład Gamma, ale również Weibulla, logarytmiczno-normalny i uogólniony wykładniczy, dają również dobre wyniki. Dla celów praktycznych niezbędne jest przeprowadzenie podobnej analizy dla krótszych interwałów czasu trwania opadów. Do ostatecznej oceny przydatności poszczególnych rozkładów prawdopodobieństwa do konstruowania probabilistycznych modeli opadów niezbędne są więc dalsze badania.

EN

In order to describe the maximum daily rainfall recorded at 12 IMGW-0PIB meteorological stations located in the Upper Middle Oder basin, 8 probability distributions were used. For study purposes 1961-2010longetrm period was taken. The best theoretical distribution to describe rainfall time series on major stations (for 9 out 12 measurement stations), turned out to be Gamma distribution according to the Anderson-Darling test and the AIC or BIC information criteria. Due to the several stations, also were possible to use: generalized Pareto, Weibull and generalized exponential distributions. The RRMSE values indicated that not only the Gamma distribution, but also the Weibull, log-normal and generalized exponential distributions indicates for good results. For practical purposes it is necessary to carry out a similar analysis for much shorter rainfall durations. The final evaluation of the suitability of individual probability distributions for probabilistic rainfall models construction requires further research.

7

Szczątki nosorożca (Stephanorhinus sp.) oraz daniela (Dama dama) odkryte w osadach kopalnego jeziora eemskiego na Równinie Gorzowskiej

Badura J., Ciszek D., Kotowski A., Przybylski B., Ratajczak U., Stefaniak K., Urbański K.

Przegląd Geologiczny

|

2017

|

Vol. 65, nr 4

219--226

EN

Erthwork during rebuilding of the S3 route in Gorzów Wielkopolski exposed sediments of a palaeolake. The thickness of the sediment complex reaches 11 m. Two gyttja layers are separated by peats and fluvial sands and muds. The sequence reflects a multiphase development of the lake. Lacustrine sediments overlie Odranian (Saalian) (MOIS 6) glaciofluvial deposits and are covered by Vistulian glacial sediments (MOIS 2). At present, the stratigraphic position of the palaeolake is dated to the Eemian (MOIS 5e), with a probable continuation of the deposition into the early Vistulian (MOIS 5d-4). Rhinoceros bones (more than 100 pieces), including a skull with 24 well-preserved teeth, were discovered in the lower part of the palaeolake sediments. The preliminary expertise report, based mainly on the teeth analysis, allows assigning the rhinoceros remains into the genus Stephanorhinus. The finding of so many pieces of the skeleton of Stephanorhinus sp. in situ is unique on the scale of European scale. Apart from the rhinoceros remains, a single metacarpal bone of fallow deer (Dama dama) was found in the site. This is the first record of extant fallow deer in the Pleistocene of Poland. The palaeolake sediments were sampled and multidisciplinary research is planned to reconstruct the history of the development of this basin. The relationship between the rhinoceros andfallow deer remains with the palaeoenvironment will make it possible to ascertain the conditions in which those animals lived at higher latitudes during the Eemian Interglacial.

8

Identyfikacja, kalibracja i walidacja hydrodynamicznego modelu systemu odwadniającego tereny miejskie na przykładzie Wrocławia

Nowakowska M., Kaźmierczak B., Kotowski A., Wartalska K.

Ochrona Środowiska

|

2017

|

Vol. 39, nr 2

51--60

EN

Sewerage system operation modeling is rarely applied in Poland, mainly due to lack of necessary input databases as well as methodological basis still under development. In the paper, land drainage mathematical modeling using SWMM (Storm Water Management Model) software was revised, based on the example of stormwater catchment and its drainage system for the city of Wroclaw. Research pilot catchment selection criteria were developed as well as principles of local database creation for rainfall events and wastewater stream measurements from sewage collectors over a minimum 2-year period. New rules of hydrological and hydraulic parameter identification were proposed for hydrodynamic models during their calibration and validation, taking into account rainfalls for sewage system sizing and overload verification. Statistical criteria were proposed for model quality evaluation, usually employed to compare simulation results of the stormwater runoff flow rate (Q) and runoff volume (V) for the effective precipitation with the measurement data. The methodical aspect of the results presented is of a universal nature. Thus the results can be applied for identification, calibration and validation of hydrodynamic precipitation-runoff models (also outside Wroclaw). It was proposed that parameter identification of hydrological and hydraulic models of stormwater catchments with drainage systems performed using the SWMM software took into account spatiotemporal changes in rainfall intensity (e.g. using Surfer software).

PL

Modelowanie działania systemów kanalizacyjnych w Polsce jest rzadko stosowane, głównie z braku niezbędnych baz danych wyjściowych, jak też wciąż rozwijanych podstaw metodycznych. W pracy dokonano uściślenia metody modelowania matematycznego odwodnień terenów w programie SWMM (storm water management model), na przykładzie badań skanalizowanej zlewni deszczowej Wrocławia. Opracowano kryteria wyboru pilotowej zlewni do badań, a także zasady tworzenia lokalnych baz danych o opadach atmosferycznych i pomiarach strumieni ścieków w kolektorach kanalizacyjnych, które powinny obejmować minimum dwa lata pomiarów. Zaproponowano nowe zasady identyfikacji parametrów hydrologicznych i hydraulicznych modeli hydrodynamicznych w toku ich kalibracji i walidacji, przy uwzględnieniu opadów kryterialnych do wymiarowania i sprawdzania przeciążeń kanalizacji. Do oceny jakości modeli zaproponowano kryteria statystyczne, służące do porównywania wyników symulacji strumienia wód deszczowych (Q) i objętości spływu (V) opadu efektywnego z wynikami pomiarów. Zaprezentowane wyniki badań mają w części metodycznej charakter uniwersalny i znajdują zastosowanie do identyfikacji, kalibracji i walidacji hydrodynamicznych modeli typu opad-odpływ (nie tylko we Wrocławiu). Zaproponowano, aby identyfikacja parametrów hydrologicznych i hydraulicznych modeli skanalizowanych zlewni deszczowych w oprogramowaniu SWMM odbywała się z uwzględnieniem czasoprzestrzennych zmian wysokości deszczów (np. w programie Surfer).

9

Budowa modelu hydrodynamicznego skanalizowanej zlewni deszczowej we Wrocławiu

Nowakowska M., Kaźmierczak B., Wartalska K., Kotowski A.

Gaz, Woda i Technika Sanitarna

|

2017

|

Nr 4

189--195

PL

Zaprezentowano zasady budowy modeli hydrodynamicznych w programie SWMM na przykładzie badań skanalizowanej zlewni deszczowej we Wrocławiu. Przedstawiono proces identyfikacji parametrów hydrologicznych i hydraulicznych modelu w toku jego kalibracji i walidacji. Do oceny jakości modelu zaproponowano kryteria statystyczne do porównywania wyników symulacji strumienia (Q) i objętości spływu (V) opadu efektywnego z wynikami pomiarów.

EN

In the paper were presented the principles of the construction of hydrodynamic model in SWMM programme on the example of research of canalized rain catchment area in Wroclaw. The identification process of hydrological and hydraulic parameters of the model was introduced in the course of its calibration and validation. The statistical criteria were proposed for the evaluation of the quality of the model to compare stream simulation results (Q) and volume of runoff (V) effective precipitate with the results of the measurements.

10

Improvement in accuracy of natural frequency determination based on the envelope of cross-correlation function

Kotowski A.

Zeszyty Naukowe Politechniki Rzeszowskiej. Mechanika

|

2016

|

z. 88 [293], nr 4

323--333

EN

This paper presents a method of improvement of the accuracy in natural frequency determination when having impulse responses from impact testing. A new method is used for obtaining impulse response spectrum. The improvement in natural frequency determination is a result of improving the spectral resolution. For this, the new method uses calculation of surface area under the envelope of the cross-correlation function. This process is repeated by single-harmonic signal generated step-by-step with frequency changed iteratively. Thus the frequency resolution of determined spectrum is independent of length of analysed impulse response.

PL

Praca przedstawia sposób poprawy dokładności wyznaczania częstotliwości drgań własnych mając odpowiedzi z badań impulsowych. Nowej metody używa się w celu znalezienia widma odpowiedzi impulsowej. Poprawa wyznaczania częstotliwości drgań własnych jest wynikiem poprawy rozdzielczości widmowej. W tym celu nowa metoda wyznacza pole powierzchni pod obwiednią funkcji korelacji wzajemnej. Proces ten dokonuje się cyklicznie włącznie z generacją fali harmonicznej krok po kroku wraz z iteracyjną zmianą jej częstotliwości. W ten sposób, rozdzielczość częstotliwościowa wyznaczanego widma jest niezależna od długości analizowanej odpowiedzi impulsowej.

11

Uogólniona metoda analityczna wymiarowania przelewowych zbiorników retencyjnych ścieków deszczowych

Kotowski A., Wartalska K., Nowakowska M.

Ochrona Środowiska

|

2016

|

Vol. 38, nr 1

45--52

PL

W pracy dokonano analizy metod wymiarowania przelewowych zbiorników retencyjnych ścieków deszczowych. Analizie poddano dotychczasową metodę analityczną, w której stosowany był nieaktualny już wzór Błaszczyka na natężenie jednostkowe deszczu. Na tej podstawie opracowano nową uogólnioną metodę wymiarowania zbiorników z uwzględnieniem współczesnych modeli deszczów maksymalnych. Na przykładzie zlewni hydrologicznej Wrocławia wykazano przydatność nowej metody do obliczania pojemności użytkowej zbiorników przelewowych. Porównanie wyników obliczeń pojemności zbiorników, z zastosowaniem modelu Błaszczyka i nowego modelu opadów maksymalnych we Wrocławiu wskazało na znaczne różnice, sięgające nawet 67%. Opracowane w latach 60. XX w. i utrwalone w podręcznikach zasady projektowania i metody wymiarowania odwodnień terenów zurbanizowanych – z wyjściowym wzorem Błaszczyka na natężenie jednostkowe opadów – są obecnie kontestowane jako nieodpowiednie, tzn. zaniżające wyniki obliczeń miarodajnych strumieni ścieków, a tym samym rezultaty wymiarowania sieci i obiektów kanalizacji deszczowej w Polsce. Wynika stąd pilna potrzeba zmiany metod wymiarowania sieci i obiektów kanalizacyjnych w Polsce, dostosowanych do obecnych natężeń deszczów.

EN

An analysis of overfall storm water reservoir sizing methodology was presented. The analytical method used currently, employing the already outdated Blaszczyk’s rainfall intensity formula, was analyzed. On the basis of this analysis, a new generalized methodology for reservoir sizing was developed, taking into account the contemporary maximum precipitation models. Based on the example of the hydrological catchment of the city of Wroclaw, suitability of the new method for calculating useful storage volume of overfall reservoirs was demonstrated. Comparison of results of tank volume calculations, based on Blaszczyk’s model and the new maximum precipitation model for Wroclaw, showed significant differences of up to 67%. Developed in the sixties of the 20th century and consolidated in the textbooks, the design rules and sizing methods for urban drainage – with the original Blaszczyk’s formula for rainfall intensity – are currently viewed as inadequate. They underestimate the results of reliable wastewater stream calculations and consequently of the outcomes of sizing storm water drainage network and its facilities in Poland. Therefore, there is an urgent need to change the methods of network and sewerage facilities sizing in Poland, so that they become adapted to the current rainfall rates.

12

The method of frequency determination of impulse response components based on cross-correlation vs. fast Fourier transform

Kotowski A.

Diagnostyka

|

2016

|

Vol. 17, No. 1

59--64

EN

The paper presents results of impulse response spectral analysis that has been obtained using a method based on cross-correlation. The impulse response spectrum is achieved by correlating the impulse response and reference single-harmonic signals and using Hilbert transform to obtain an envelope of cross-correlation. Then, surface area under the envelope is calculating and its plot in frequency domain is making. The spectrum obtained this way has its advantage over the fast Fourier transform (FFT) that its spectral resolution does not depend on length of impulse response. At the same time, the spectral resolution can be much greater than spectral resolution resultant from FFT. Obtained results show that presented method gives possibilities to determine frequencies of impulse response components more accurate in comparison to FFT particularly for short-time impulse responses.

PL

Praca przedstawia wyniki analizy widmowej odpowiedzi impulsowej przy użyciu metody opartej o funkcję korelacji wzajemnej. Widmo odpowiedzi impulsowej uzyskiwane jest poprzez korelowanie odpowiedzi impulsowej z harmonicznym sygnałem odniesienia i zastosowaniu transformaty Hilberta w celu uzyskania obwiedni funkcji korelacji wzajemnej. Wówczas wyznaczane jest pole powierzchni pod obwiednią i jej wykres w funkcji częstotliwości. Tak uzyskane widmo posiada tą zaletę ponad szybką transformatę Fouriera (FFT), że jego rozdzielczość widmowa nie zależy od długości odpowiedzi impulsowej. Równocześnie, rozdzielczość widmowa potrafi być znacznie wyższa niż rozdzielczość widmowa wynikająca ze stosowania FFT. Uzyskane wyniki pokazują, że przedstawiona metoda stwarza możliwości aby ustalać częstotliwości składowych odpowiedzi impulsowej dokładniej w porównaniu do FFT.

13

Zagrożenia dla infrastruktury miast wynikające ze zmian klimatu

Kotowski A.

Gaz, Woda i Technika Sanitarna

|

2015

|

Nr 11

417--423

PL

W pracy omówiono zagrożenia dla infrastruktury miast wynikające z niedoboru bądź nadmiaru wody w przyszłości, wywołane zmianami klimatu. Mianowicie, zaprezentowano wyniki badań trendów zmian w strukturze opadów w Europie, w tym w Polsce, odnośnie wysokości i częstości występowania intensywnych opadów deszczy na przykładzie danych z dorzecza Górnej Odry i Wrocławia. Wykazano potrzebę zmiany scenariuszy opadów do modelowania nadpiętrzeń w kanałach oraz zaproponowano kryteria do oceny przeciążeń kanalizacji w przyszłości, dla zachowania w dopuszczalnych obecnie (wg PN-EN752:2008) częstości wylewów z kanałów. Uzasadniono tym samym konieczność podjęcia już dzisiaj odpowiednich działań zaradczych, polegających m.in. na identyfikacji rejonów potencjalnych przeciążeń systemów odwodnień terenów w przyszłości i miejscowym zagospodarowaniu wód opadowych – zgodnie z zasadą zrównoważonego rozwoju.

EN

The paper discusses the threats to urban infrastructure resulting from the deficiency or excess of water in the future, due to climate change. It presents trends in precipitation changes in Europe, including in Poland, regarding the amount and frequency of heavy rainfall based on data from the Upper Odra Catchment and Wrocław. It has been shown the need to change rainfall scenarios for modeling the sewage system and proposes criteria to determine whether overloads the sewage system in the future, to preserve the currently acceptable frequency of floods (PN-EN752:2008). It was justified by the need to take appropriate remedial action, involving, among others, identifying areas prone to flooding in the future and rainwater harvesting – in accordance with the principle of sustainable development.

14

O projektowaniu i modelowaniu działania zbiornika retencyjnego ścieków deszczowych w warunkach hydrologicznych miasta Wrocławia

Kotowski A., Kaźmierczak B., Wartalski A.

Gaz, Woda i Technika Sanitarna

|

2015

|

Nr 11

403--410

PL

W pracy przeprowadzono badania symulacyjne działania zmodyfikowanego systemu kanalizacyjnego, po zaprojektowaniu kolektora odciążającego wraz ze zbiornikiem retencyjnym. Symulacje wykonano dla ośmiu wariantów obciążenia zlewni opadami z uwzględnieniem warunków brzegowych w odbiorniku. Opady blokowe (niezmienne w czasie) okazały się dobrym kryterium do modelowaniu przeciążeń zbiornika retencyjnego. Opady modelowe Eulera typu II (zmienne w czasie) okazały się natomiast dobrym kryterium do modelowania przeciążeń w samej sieci kanalizacyjnej. Przeprowadzone symulacje hydrodynamiczne nie wniosły zastrzeżeń do zaproponowanych rozwiązań technicznych zbiornika do retencjonowania ścieków opadowych, o objętości użytkowej 2000 m3 – obliczonej bezpieczną metodą wg DWA-A 118:2006. Największa objętość (1820 m3) zretencjonowanych w zbiorniku ścieków wystąpiła dla opadu blokowego o C = 10 lat i najmniej korzystnego poziomu piętrzenia w odbiorniku.

EN

In the paper was conducted simulation research of the modernized storm water drainage - after designing a storage reservoir. Simulations were performed for eight variants of precipitation, taking into account boundary conditions on the storage reservoir. Precipitation stable over time (constant intensity) proved to be a good criterion for modeling a storage reservoir, while Eulertype II precipitation (time-varying) it appeared to be a good criterion for modeling the sewerage system. Hydrodynamic simulations did not object to a storage reservoir with a volume of 2000 m3 – calculated by a safe method of DWA-A 118: 2006.The largest required capacity (1820 m3) of a storage reservoir occurred for stable over time precipitation C = 10 years, and the least favorable filling receiver.

15

Analiza przemieszczania się opadów deszczowych nad Wrocławiem

Nowakowska M., Kotowski A.

Gaz, Woda i Technika Sanitarna

|

2015

|

Nr 5

179--184

EN

The analysis was performed for selected rainfall registered in the network of six rain gauges of MPWiK in Wroclaw, in the period of time from 1.11.2012 to 31.10.2013. Meteorological and aerological data from two IMGW stations were used for the description. It has been found that the occurrence of the movement of rainfall in Wroclaw does not coincide strictly with the wind directions and it is difficult to predict, because of the random character of the phenomenon, among others disrupted by the urban heat island. The presented results can be used in the calibration and validation of hydrodynamic models of rainfall-runoff type, where a dynamic part of rainfall under the catchment in the real time is necessary.

PL

Przedmiotową analizę wykonano dla wybranych opadów zarejestrowanych w sieci 6 deszczomierzy MPWiK we Wrocławiu, w okresie od 1.11.2012 do 31.10.2013 r. Do opracowania wykorzystano dane meteorologiczne i aerologiczne z 2 stacji IMGW. Stwierdzono, że występowanie i przemieszczanie się opadów nad Wrocławiem nie pokrywa się ściśle z kierunkami wiatrów i jest trudne do prognozowania, bowiem zjawisko to ma charakter losowy, zakłócany m.in. miejską wyspą ciepła. Prezentowane wyniki badań znajdują zastosowanie w kalibracji i walidacji hydrodynamicznych modeli typu opad-odpływ, gdzie konieczny jest dynamiczny rozdział opadów nad zlewnią w czasie rzeczywistym.

16

Analiza przeciążeń kanalizacji deszczowej na osiedlu Rakowiec we Wrocławiu wywołanych zmianami klimatu

Kotowski A., Kaźmierczak B., Nowakowska M.

Rocznik Ochrona Środowiska

|

2014

|

Tom 16, cz. 1

608--626

EN

In the thesis an assessment of operational reliability of a rainwater sewerage system on Rakowiec housing estate in Wrocław was made by the current and predicted drainage area precipitation load. As a result of the conducted hydrodynamic simulations in SWMM 5.0 program with the use of precipitation model of Euler type II it has been proved that it does not meet the requirements of PN-EN 752 standard concerning the frequency of channel outflows. It has been demonstrated that channel outflows are already present for current precipitation with occurrence frequency of 3 times a year. For the scenario of drainage area precipitation load with occurrence frequency of once per 5 years, for which there should not occur channel overloads in the future, significant outflows from the system were demonstrated. The specific volume of outflows ranges from 111 to 122.5 m3 for a hectare of impervious surface (depending on hydraulic conditions on the Odra River estuary), and the degree of flooding amounts to 0.32. The results of the assessment unequivocally indicate that the modernization of the aforementioned sewage system is urgent in order to meet the requirements of PN-EN 752:2008 standard. In order to hydraulically unload the system it is crucial to consider application of storage reservoirs, located in the areas of significant channel outflows occurrence. The reservoirs should be designed for the precipitation frequency of C = 5 years, according to methodology provided in theses [8, 14].

17

Analiza tendencji zmian rocznych i sezonowych wysokości opadów atmosferycznych w dorzeczu Górnej Odry

Kaźmierczak B., Kotowski A., Wdowikowski M.

Ochrona Środowiska

|

2014

|

Vol. 36, nr 3

49--54

PL

Na podstawie danych z czterech stacji pomiarowych Instytutu Meteorologii i Gospodarki Wodnej (położonych na wysokościach od 122 m n.p.m. do 356 m n.p.m.) poddano analizie szeregi czasowe danych pluwiograficznych z ostatnich 60 lat (1954–2013). W przeprowadzonej analizie uwzględniono zarówno roczne, jak i sezonowe (V–X) wysokości deszczów. W celu określenia tendencji zmian wysokości deszczów, w badaniach statystycznych wykorzystano regresję liniową oraz test Manna-Kendalla. W przypadku wszystkich analizowanych stacji pomiarowych IMGW wykazano tendencję malejącą wartości rocznej sumy wysokości deszczów w latach 1954–2013, przy czym w przypadku Legnicy i Opola na poziomie istotności powyżej 75%. Ponadto wykazano także zmniejszenie wartości sumy wysokości deszczów sezonowych, jednak na poziomie istotności poniżej 75%. Niezbędne są dalsze badania w tym zakresie w celu potwierdzenia prognozowanych zmian wysokości i intensywności deszczów w przyszłości.

EN

Time series of the archival pluviographic data from 4 meteorological stations of the Institute of Meteorology and Water Management (IMGW, located at altitudes of 122 to 356 m above sea level) were analyzed. The analysis covered the period of last 60 years (1954–2013) including both annual and seasonal (May–October) rainfall data. In order to assess trends in precipitation amount, both linear regression and Mann-Kendall test were applied to statistical studies. For all the analyzed measurement stations a decrease in annual precipitation amount in the period 1954–2013 was demonstrated, for Legnica and Opole at a significance level above 75%. Moreover, a decrease in the seasonal precipitation amount was noticed, however at a significance level of less than 75%. Further research is needed in order to confirm the expected changes in rainfall amount and intensity in the future.

18

Cross-correlation-based method vs. classical FFT for spectral analysis of impulse response

Kotowski A.

Acta Mechanica et Automatica

|

2014

|

Vol. 8, no. 4

219--222

EN

The paper presents comparison of results of impulse response spectral analysis that has been obtained using a method based on cross-correlation with results obtained using classical FFT. The presented non-Fourier method is achieved by correlating the analyzed signal and reference single-harmonic signals and using Hilbert transform to obtain an envelope of cross-correlation. The envelope of cross correlation makes it possible to calculate appropriate indicator and make its plot in frequency domain as a spectrum. The spectrum obtained this way has its advantage over the FFT that the spectral resolution does not depend on duration of signal. At the same time, the spectral resolution can be much greater than spectral resolution resultant from FFT. Obtained results show that presented non-Fourier method gives frequency readout more accurate in comparison to FFT when the impulse response is a short-time signal e.g. few dozen of miliseconds lasting.

19

Dimensioning of the sewerage system

Kotowski A., Kaźmierczak B.

Proceedings of ECOpole

|

2013

|

Vol. 7, No. 1

117--124

EN

The paper presents verification of selected flow time methods in terms of usability for sewerage systems design and sizing on the example of a model municipal flat drainage area of 2 km2. Namely, the sewerage system network was sized using three methods, that is, MGN with Blaszczyk’s formula, MGN with the precipitation model for Wroclaw and MWO with the precipitation model for Wroclaw, and then, the network functioning was verified for damming up on the area surface and flooding from drains using the hydrodynamic model SWMM 5.0. It was shown that the safe flow time method for sewerage system sizing is MWO using the criterion for the lack of damming up for the area and flooding from drains.

PL

W pracy symulowano działanie kanalizacji deszczowej zwymiarowanej trzema metodami czasu przepływu, tj.: MGN z wzorem Błaszczyka, MGN z wzorem opadów dla Wrocławia i MWO z wzorem opadów dla Wrocławia, dla modelowej zlewni miejskiej o powierzchni 2 km2 w terenie płaskim. Do symulacji hydrodynamicznych działania systemów kanalizacyjnych wybrano program SWMM 5.0 (Storm Water Management Model), opracowany przez Amerykańską Agencję Ochrony Środowiska (US EPA). Wskazano na bezpieczną metodę wymiarowania kanalizacji deszczowej (MWO) przy kryterium braku wylewów z kanałów.

20

Analiza obciążenia systemu odwodnienia terenu w przypadku prognozowanego zwiększenia częstości i intensywności deszczów z powodu zmian klimatycznych

Kotowski A., Kaźmierczak B., Nowakowska M.

Ochrona Środowiska

|

2013

|

Vol. 35, nr 1

25--32

EN

This paper presents hydraulic consequences of storm water drainage overload related to the so called high scenario of increase in rainfall intensity in the future. The storm water drainage was dimensioned using delay factor method (DFM) against the model of maximum precipitation for Wroclaw. The simulations conducted using SWMM program led to conclusions that projected climate change scenarios until the year 2100 need to be taken into consideration while dimensioning the drains existing today. In order to dimension safe storm water drainage system, according to PN-EN 752:2008 and DWA-A118:2006 standards as well as current maximum precipitation standards (IDF, DDF), it is necessary to increase rainfall frequencies to simulate maximum backwater occurrence to ground level. Then, the acceptable drain outflow frequencies will be observed also in the future. However, on account of uncertainty of current forecasts of future precipitations it is recommended to additionally test the systems for extreme rainfalls (C=50 and 100 years). The above arrangements are currently recommended for designing storm water drainage and combined sewage system in many European countries.

PL

Omówiono skutki hydrauliczne przeciążenia kanalizacji deszczowej, zwymiarowanej metodą współczynnika opóźnienia (MWO) z modelem opadów maksymalnych we Wrocławiu, dotyczące tzw. wysokiego scenariusza wzrostu intensywności deszczów w przyszłości. Przeprowadzone symulacje w programie SWMM wykazały, że wymiarując dzisiejsze kanały, nie można lekceważyć prognozowanych scenariuszy zmian klimatycznych w perspektywie do 2100 r. W celu bezpiecznego wymiarowania kanalizacji deszczowej, wg standardów PN-EN 752:2008 i DWA-A118:2006 oraz obecnych wzorców opadów maksymalnych (IDF, DDF), należy zwiększyć częstość deszczów do symulacji występowania nadpiętrzeń ścieków deszczowych w kanałach do poziomu terenu. Wówczas także w przyszłości zostaną zachowane dopuszczalne obecnie częstości wylewów z kanałów. Jednak z uwagi na niepewność obecnych prognoz co do przyszłych opadów zaproponowano, aby dodatkowo sprawdzać sieci kanalizacyjne na deszcze ekstremalne (C=50 i 100 lat). Ustalenia te są obecnie zalecane do projektowania kanalizacji deszczowej i ogólnospławnej w wielu krajach Europy.