Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Wpływ wybranych parametrów obliczeniowych na błąd symulacji przepływów i parametry modelu Nasha w zlewni miejskiej

Barszcz M.

Przegląd Naukowy Inżynieria i Kształtowanie Środowiska

|

2016

|

Vol. 25, No. 2

142--155

PL

W pracy przedstawiono analizę przydatności konceptualnego modelu opad-odpływ wg Nasha do symulacji przepływów maksymalnych w zlewni Potoku Służewieckiego po profil „Rosoła”, położonej w Warszawie. Zakres analiz obejmował identyfikację parametrów modelu Nasha (N, K) dla 13. zdarzeń opad-odpływ oraz ocenę zgodności przepływów pomierzonych i symulowanych. Analizę przeprowadzono dla dwóch różnych wielkości powierzchni zlewni (31,2 i 14,7 km2), dwóch kroków czasowych obliczeń (10 i 30 minut) oraz dwóch lokalizacji punktu końca hydrogramu odpływu bezpośredniego, celem określenia ich wpływu na błąd symulacji przepływów i parametry modelu Nasha. Obliczenia przeprowadzono za pomocą autorskiego programu komputerowego. Przyjęcie do obliczeń dwóch różnych wielkości powierzchni zlewni ma niewielki wpływ na zgodność pomierzonych i symulowanych przepływów maksymalnych. Zgodność pomiędzy tymi przepływami jest znacznie większa w symulacjach z krokiem czasowym obliczeń 10 minut, aniżeli z krokiem czasowym 30 minut. Analiza wykazała, że wybór punktu końca hydrogramu bezpośredniego ma duży wpływ na błąd symulacji przepływów oraz wartości parametrów modelu Nasha.

EN

The paper presents an analysis of suitability of the conceptual rainfall-runoff model by Nash for simulation maximum flows in the Służewiecki Stream catchment to the profile “Rosoła”, located in Warsaw. The range of the analyzes included determining the parameters of the Nash model (N, K) for 13 rainfall-runoff events and an assessment of the compatibility between measured and simulated flows. The analysis was conducted for two different sizes of the catchment area (14.7 and 31.2 km2), two time steps of calculations (10 and 30 minutes) and two locations of the end point of the direct runoff hydrograph, in order to determine their impact on the flow simulation error and the parameters of the Nash model. The calculations were performed using a owned computer program. Admission to the calculations of two different sizes of the catchment area has little impact on the compatibility between measured and simulated maximum flows. The compatibility between these flows is much greater in the simulations with the time step of calculations of 10 minutes than with the time step of 30 minutes. The analysis showed that the choice of the end point of the direct runoff hydrograph has a big impact on the flow simulation error and the values of parameters of the Nash model.

2

Ocena przydatności konceptualnego modelu Nasha do symulacji hydrogramu przepływów w zlewni zurbanizowanej z uwzględnieniem scenariuszy warstwy opadu

Barszcz M.

Przegląd Naukowy Inżynieria i Kształtowanie Środowiska

|

2014

|

Vol. 23, No. 2

113--123

PL

Celem pracy była ocena przydatności konceptualnego modelu Nasha do symulacji hydrogramu przepływów w zlewni zurbanizowanej – na przykładzie zlewni Potoku Służewieckiego w Warszawie. Ocena przydatności modelu została przeprowadzona na podstawie analizy zgodności pomierzonych i symulowanych przepływów maksymalnych hydrogramów. W artykule przedstawiono procedurę autorskiego programu komputerowego wykorzystanego do symulacji przepływów. Zakres pracy obejmował analizę parametrów modelu Nasha (N, K), ustalonych na podstawie danych opad-odpływ dla 13 wybranych zdarzeń. Parametry modelu obliczono przy zastosowaniu metody momentów statystycznych dla dwóch scenariuszy: przyjmując warstwy opadu ustalone na podstawie jednego lub dwóch posterunków opadowych.

EN

The aim of this study was an evaluation of suitability of the conceptual Nash model for the simulation a flow hydrograph in a urbanized catchment – in the example of the Potok Służewiecki catchment in Warsaw. The evaluation of suitability of the model has been carried out on the basis of the analysis of the compatibility between measured and simulated maximum flows of hydrographs. This paper presents a procedure of the computer model developed by the author, which was used for simulation flows. The range of the work included the analysis of parameters of the Nash model (N, K), which were determined based on rainfall-runoff data for 13 selected events. The parameters in the Nash model were calculated using the method of statistical moments for two scenarios: assuming rainfall depths determined on the basis of one or two rainfall stations.

3

The necessity of hydrogeological survey in infiltration systems design

Zeleňáková M., Hudáková G.

Czasopismo Inżynierii Lądowej, Środowiska i Architektury / Journal of Civil Engineering, Environment and Architecture

|

2014

|

z. 61, nr 3/I

401--409

EN

With the development of construction in large cities and their surroundings there is still more to tackle with congestion of sewer network. There are many alternatives that can reduce the risk of flooding, regulate the quantity and quality of groundwater. Most of these alternatives are proposed as a theoretical conversion according to standards. Infiltration practices represent one of the best methods of rainwater management which may effectively reduce load of interflow network. Rainwater management should be considered to be the sustainable strategy for reconstruction of rural and urban settlement from the aspect of environment, management and social criteria. Our aim in the paper is to compare the theoretical calculations with practice. We would like to stress that the hydrogeological survey is inevitable condition before design of any infiltration systems.

4

Adaptacja modelu Santa Barbara Unit Hydrograph do obliczania hydrogramu przepływów w zurbanizowanej zlewni Potoku Służewieckiego

Barszcz M.

Czasopismo Inżynierii Lądowej, Środowiska i Architektury / Journal of Civil Engineering, Environment and Architecture

|

2014

|

z. 61, nr 4

21--34

PL

Celem pracy jest przedstawienie procedury obliczeniowej hydrogramu przepływów za pomocą konceptualnego modelu Santa Barbara Unit Hydrograph (SBUH) oraz jej weryfikacja w zlewni cząstkowej Potoku Służewieckiego w Warszawie o powierzchni 14,7 km2. Weryfikacja tej procedury i modelu SBUH polegała na ocenie zgodności przepływów maksymalnych, obliczonych za pomocą modelu i pomierzonych w profilu „Rosoła”. Zakres pracy obejmuje wyznaczenie parametrów modelu (tc, Kr) metodą iteracyjną dla 25 zdarzeń opad-odpływ. Stosując metodę iteracyjną, uzyskano te same wartości dla pomierzonych i symulowanych przepływów maksymalnych. Na podstawie uzyskanych danych opracowano równanie, które umożliwia obliczenie czasu koncentracji (tc) w relacji do maksymalnej intensywności opadu efektywnego. Korelacja między tymi charakterystykami jest silnym związkiem liniowym (R = 0,73). Obliczone za pomocą równania czasy koncentracji wykorzystano do symulacji hydrogramów przepływów modelem SBUH. Wartości najmniejszego i największego błędu względnego (procentowego) ustalone na podstawie pomierzonych i symulowanych przepływów dla analizowanych zdarzeń, wynosiły odpowiednio –0,4 i 71,5%. Średni błąd obliczony przy uwzględnieniu wartości bezwzględnych błędów symulacji dla poszczególnych zdarzeń (zaniedbano znaki minus dla ustalonych błędów względnych) wynosił 17,2%. Do obliczenia opadu efektywnego zastosowano metodę SCS. Wartości parametru CN w tej metodzie wyznaczono dla analizowanych zdarzeń na podstawie danych opad-odpływ. Ustalone wartości wykorzystano do opracowania równania, które umożliwia obliczenie parametru CN na podstawie sumy opadu całkowitego.

EN

The aim of the study was to present the calculation procedure of a flow hydrograph using the conceptual Santa Barbara Unit Hydrograph (SBUH) model and its verification in the Służewiecki Stream sub catchment (A = 14.7 km2) in Warsaw. The verification of this procedure and the SBUH model was based on an assessment of the compatibility of maximum flows, calculated using the model and measured in the “Rosoła” profile. The scope of the work included determining the parameters of the model (tc, Kr) using the iterative method for 25 rainfall-runoff events. When determining the parameters of the model, there were no differences between the measured and simulated maximal flows. The obtained data were used to devise a formula which enabled the time of concentration (tc) to be calculated in relation to the maximum intensity of effective rainfall. The correlation between these characteristics is a strong linear relationship (R = 0.73). The times of concentration calculated using the formula were applied when simulating flow hydrographs by means of the SBUH model. The values of the smallest and the largest relative error (percentage), determined on the basis of measured and simulated flows for the analyzed events, amounted to 0.4 and 71.5%, respectively. The average error, calculated taking into account the absolute values of simulation errors for individual events (neglected minus signs for determined relative errors), amounted to 17.2%. When calculating the effective rainfall there was used the CN-SCS method. The CN parameters values of this method were established for analyzed events based on the rainfall-runoff data. The determined values were used to devise a formula which enabled the CN parameter to be calculated based on the sum of the total rainfall.

5

Evaluation and verification of the WetSpa model based on selected rural catchments in Poland

Porretta-Brandyk L., Chormański J., Ignar S., Okruszko T., Brandyk A., Szymczak T., Krężałek K.

Journal of Water and Land Development

|

2010

|

no. 14

115-133

EN

The paper presents results of calibration and verification of the WetSpa model, which enables the modelling of rainfall-runoff process based on mass and energy balance in the soil-plantatmosphere system in the catchment. It is a model with distributed parameters, using the structure of raster GIS model to determine the spatial diversity of the catchment environment. This enables simulation of runoff from the catchment, including: precipitation, evapotranspiration, interception of plant surface and soil cover, infiltration and capillary rise in soil and groundwater runoff. Simulated processes depend on the required non-distributed parameters, which were calibrated based on hydrometeorological data from the three rural catchments with different physical and geographical characteristics: Mławka, located in the Wkra basin in Central Poland and the rivers Kamienna and Sidra, which are tributaries of the upper Biebrza in north-eastern part of the country. Distributed catchment parameters were specified on the basis of digital soil maps, land use maps and digital elevation model using GIS techniques. Non-distributed model parameters were calibrated for the three catchments using automatic techniques based on the PEST algorithm. The obtained values of these parameters were scrutinized in order to analyse differences resulting from various characteristics of the study areas. The quality of the model was verified upon dependent and independent data. Appropriate quality measures, including Nash-Sutcliffe efficiency measure, were used to assess model quality. For two catchments (the Sidra and Kamienna) the model showed a satisfactory quality for modelling high flows, it was, however, not satisfactory for low flows. The values for the Mławka catchment justified the assessment of the model quality measurements as very good and good. The factors most affecting the process of river outflow formation were determined using the analysis of model sensitivity to relative changes in parameter values. It was found that the evaluation of the model quality depended largely on the quality of meteorological data and proper parameterization of the soil cover.

PL

W pracy przedstawiono wyniki kalibracji i weryfikacji modelu WetSpa, który umożliwia modelowanie typu opad-odpływ na podstawie bilansu masy i energii w systemie gleba-roślina-atmosfera w obszarze zlewni rzecznej. Jest to model o parametrach rozłożonych, wykorzystujący strukturę rastrowego modelu GIS do określenia przestrzennego zróżnicowania środowiska zlewni. Umożliwia symulację procesu odpływu ze zlewni z uwzględnieniem: opadu, ewapotranspiracji, intercepcji szaty roślinnej i pokrywy glebowej, infiltracji i podsiąku kapilarnego w glebie oraz odpływu wód podziemnych. Symulowane przebiegi tych procesów zależnione od odpowiednich parametrów skupionych, które były kalibrowane na podstawie danych hydrometeorologicznych, pochodzących z trzech zlewni rolniczych o zróżnicowanych charakterystykach fizyczno-geograficznych: rzeki Mławka, znajdującej się w dorzeczu Wkry w Polsce Centralnej oraz rzek Kamienna i Sidra, które są dopływami górnej Biebrzy i są zlokalizowane w północno-wschodniej części kraju. Parametry rozłożone zlewni określono na podstawie cyfrowych map gleb, map użytkowania terenu i numerycznego modelu terenu z wykorzystaniem technik GIS. Parametry skupione modelu zostały skalibrowane dla tych trzech zlewni za pomocą zautomatyzowanych technik, opartych na algorytmie PEST. Uzyskane wartości tych parametrów były przedmiotem analizy różnic wynikających z odmiennych charakterystyk zlewni badawczych. Jakość modelu zweryfikowano na materiale zależnym i danych niezależnych. Do oceny jakości modelu wykorzystano odpowiednie miary jakości, między innymi współczynnik sprawności Nasha-Sutcliffe'a. W przypadku dwóch zlewni (Sidry i Kamiennej) uzyskano zadowalającą jakość modelu w zakresie odtwarzania wartości przepływów wysokich, natomiast dla przepływów niskich jakość modelu była niezadowalająca. W przypadku zlewni Mławki odpowiednie wartości miar uzasadniały ocenę jakości modelu jako bardzo dobrą i dobrą. Metodą analizy czułości modelu względem zmian wartości parametrów określono czynniki mające największy wpływ na proces formowania się odpływu rzecznego. Stwierdzono, że ocena jakości modelu w dużym stopniu zależy od jakości danych meteorologicznych i właściwej parametryzacji pokrywy glebowej.

6

Porównanie ocen opóźnień odpływu wezbraniowego dla wybranych małych zlewni rzecznych

Banasik K., Barszcz M.

Przegląd Naukowy Inżynieria i Kształtowanie Środowiska

|

2004

|

Vol. 13, No. 2

5--13

EN

Catchment lag time, defined as the elapsed time between the occurence of the centroids of the efective rainfall and the direct runoff hydrograph, has been estimated taking into account the recorded rainfall-runoff events and the empirical fonnulas for four catchments: Zagożdżonka, Gzówka and Skawa catchment (located in Poland), Bauna catchment (located in Germany). On the basis of analysis for every four catchments result, that to calculate lag time in ungauged catchments we can apply SCS equation, Nash equation and Kennedy and Watt aquation.