W publikacji zaprezentowano wyniki analizy wpływu dokładności odwzorowania zlewni w modelu opad-odpływ na charakterystyki odpływu. Odwzorowanie zlewni odnosi się do sposobu podziału zlewni na zlewnie cząstkowe. Przy użyciu komputerowej wersji modelu opad-odpływ reprezentowanej przez programu SWMM 5.1 opracowano cztery warianty modelu przykładowej zlewni. Do jej odwzorowania w kolejnych wariantach wykorzystano malejącą liczbę zlewni cząstkowych o odpowiednio rosnących powierzchniach. Symulacje opływu wykonano dla opadu blokowego oraz trzech deszczy historycznych. Dla każdego wariantu modelu analizowano zmiany: odpływu szczytowego, czasu jego osiągnięcia oraz współczynnika efektywności Nasha i Sutcliffe’a stanowiącego miarę dopasowania hydrogramu odpływu, wywołane przez zmiany szorstkości zlewni, szorstkości kanałów i kroku czasowego opadu. Stwierdzono, że spadek dokładności odwzorowania reprezentowany przez zwiększenie wielkości zlewni cząstkowych w modelu powoduje wzrost obliczonego odpływu szczytowego i skrócenie czasu jego osiągnięcia. Wielkość zlewni cząstkowych nie wpływa na liczbę pików hydrogramu odpływu. Wpływ zmian parametrów modelu opad-odpływ jest w niewielkim stopniu zależny od analizowanych wariantów odwzorowania zlewni w modelu. Zmiany tych parametrów mogą zostać wykorzystane do kompensacji wpływu zmniejszania dokładności odwzorowania zlewni.
EN
The paper contains results of analysis examining the influence of a catchment representation precision in a rainfall-runoff model on characteristics of outflow. The catchment representation is referred to the way of the whole catchment area partition into smaller subcatchments. Using the computer version of rainfall-runoff model represented by the package SWMM5 four variants of exemplary catchment model have been evaluated. Rainfalls have been simulated by a synthetic block rain and three historical rains measured in Poznań during last 10 years. Four each variant of catchment model the changes of outflow characterstics i.e. a peak of total outflow from sewer network, a time to this peak from the beginning of a rainfall and a value of Nash and Sutcliffe coefficient as the adjustment measure of outflow hydrographs have been analyzed. They have been generated for modified rainfall-runoff model parameters: catchment and storm sewer roughness and rainfall time step. It has been found that decrease of the catchment representation precision represented by the subtchment size increase in a model results in the computed peak outflow increase and the decrease of time to peak flow. A size of subcatchment has no influence on a number of outflow hydrographs peaks. An influence of rainfall-runoff parameters changes on outflow characteristics is dependant in small degree on analyzed catchment variants in a model. However changes of these parameters can be used for an influence compensation of precision decrease of catchment representation.
2
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
W publikacji przedstawiono wyniki analizy wpływu dokładności odwzorowania struktury systemu kanalizacji deszczowej na kształt hydrogramu odpływu ze zlewni miejskiej. Stwierdzono, że wraz ze zmniejszającą się liczbą elementów opisujących system w modelu, wzrasta szczytowy odpływ i zmniejsza się czas jego osiągnięcia. Największe analizowane uproszczenie struktury systemu, charakteryzowane średnią powierzchnią zlewni cząstkowej wynoszącą 5,6 ha prowadzi do zwiększenia odpływu szczytowego o co najmniej 5,9 %. Możliwa jest kompensacja tych zmian za pomocą korekty szorstkości powierzchni zlewni lub szorstkości ścian kanałów.
EN
The subject of the paper is an influence of storm sewer structure simplification on the runoff from urban catchment represented by a hydrograph in the selected cross-sections at the main storm sewer. Based on computer simulations performed with application of rainfall-runoff model implemented into SWMM package it was found, that decreasing number of structure elements in a model, increases a peak outflow and decreases a time to peak flow. Maximal simplification of the structure, characterized by an average area of subcatchment 5,6 ha leads to an increase of outflow not less than 5,9 %. It is possible to compensate this change by a correction of surface roughness of a catchment or conduit roughness.
3
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
W artykule poruszono temat redukcji szczytowego odpływu oraz opóźnienia czasu jego wystąpienia w wyniku spiętrzenia wód opadowych w kolektorze kanalizacyjnym. Zagadnienie było rozpatrywane na przykładzie istniejącego kanału o średnicy 1,0 m, długości 968 m i spadku 1,6o/oo. Model opad-odpływ wykonany w programie SWMM5 został wykorzystany do generacji odpływu wywołanego deszczem symulowanym przez blokowe hietogramy o różnej intensywności opadu. Piętrzenie przepływu w kolektorze było modelowane za pomocą przewężenia poniżej analizowanego odcinka. Stwierdzono, że w rozważanym przypadku zdolności retencyjne kolektora zależą niemal wyłącznie od objętości fali odpływu. W zależności od średnicy przewężenia istnieje możliwość redukcji odpływu szczytowego przy piętrzeniu nie powodującym wypływu ścieków na powierzchnię terenu, dla objętości fali spływu wód opadowych do 8 razy większej od użytecznej pojemności kanału.
EN
The paper deals with a problem of peak flow reduction and a delay of its appearance time by detention of runoff in a sewer main. The problem has been investigated for an existing sewer main characterized by the following parameters: the diameter 1.0 m, the length 968 m and the slope 0.16 %. A rainfall-runoff model implemented in the computer program SWMM5 has been used for simulation of runoff from the sewer catchment which had been generated by block rainfalls of different intensity. The runoff detention in the sewer has been realized by reduction of its diameter downstream the modeled reach. It has been found, that in the presented case study retention ability of a sewer depends mainly on a volume of outflow wave. Depending on a diameter of reduced section of a sewer the possibility of peak flow reduction without an outflow on the ground surface for a volume of runoff wave exceeding up to 8 times free capacity of sewer exist.
4
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
W publikacji przedstawiono wyniki analizy relacji między parametrami syntetycznych opadów a odpływem ze zlewni. Rozpatrywano wpływ lokalizacji maksimum intensywności deszczu w hietogramie, czasu trwania opadu oraz prawdopodobieństwa przewyższenia na przepływ szczytowy i objętość odpływu. Do transformacji opadu w odpływ z przykładowej zlewni miejskiej wykorzystano model komputerowy SWMM5. Wyniki symulacji w warunkach przepływu bezciśnieniowego nie potwierdzają podstawowego założenia metody granicznych natężeń, zgodnie z którym maksymalny przepływ w kanale zapewnia deszcz o miarodajnym czasie trwania równym czasowi przepływu z najdalszego punktu zlewni do rozpatrywanego przekroju kanału powiększonym o czasy retencji terenowej i kanałowej. Stwierdzono, że w przekrojach kontrolnych o czasach miarodajnych do 30 min największy odpływ wywołują opady o czasie trwania 15 min. Obliczenia w warunkach przeciążenia kolektorów wykazały, że największa objętość wypływu ścieków na powierzchnię terenu jest generowana przez deszcze z maksimum intensywności na początku opadu.
EN
The presented paper contains an analysis of relation between parameters of synthetic rainfalls and free surface outflow in storm sewer. Three parameters of synthetic rainfalls have been considered: a location of maximum rainfall intensity in a hyetograph, a duration of rainfall and its probability. Their influence on peak flow in a storm sewer and volume of outflow has been investigated by applying simulation technique. For this purpose the computer model SWMM5 has been used for transformation of simulated rainfalls into outflows from tested catchment. Results of simulations do not confirm the basic assumption of rational method for peak flow according to which maximum outflow in a sewer is caused by the rainfall the time of which is equal to the time of concentration defined as the time of flow from the most distant point of a catchment to the considered cross-section of a storm sewer. It has been found that in control cross-sections with the concentration time below 30 min the largest flow is caused by rainfalls duration time of which is equal to 15 min. Computer simulations taking into account surcharging of sewer network have shown that the biggest volume of outflow onto the surface is generated by rainfalls of the highest intensity in the first phase of their duration.
W artykule dokonano oceny możliwości zastosowania programu SWMM5 do symulacji odpływu wód deszczowych ze zlewni miejskiej w warunkach przeciążenia hydraulicznego kolektora. Obliczenia wykonano dla rzeczywistej zlewni o powierzchni 6,7 km2 znajdującej się w Poznaniu i opadu o największej wysokości zarejestrowanej w czasie realizowanego od 2006 r. monitoringu opadów na terenie tej zlewni. Analizowano wariant obliczeniowy z czasowym gromadzeniem wypływających z przeciążonych kanałów wód deszczowych na powierzchni terenu. Stwierdzono dużą zgodność kształtów obliczonych i zarejestrowanych w czasie pomiarów hydrogramów odpływu.
EN
The article assesses the possibilities of the SWMM5 programme application for simulation of storm waters outflow from an urban drainage area in conditions of hydraulic overload of sewers. The calculations were carried out for a real-life drainage area of the surface of 6,7 km2 located in Poznań, and for the highest precipitation recorded during the precipitation monitoring for this area, carried out from 2006. The analysis was performed for the calculation variant with temporary accumulation of storm waters, flowing out of the overloaded canals, on the surface. A high degree of conformity between the calculated models and the results of outflow hydrographs measurements was observed.
7
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Potwierdzono że kształt hydrogramu odpływu jest praktycznie niezależny od wartości stopnia uszczelnienia poszczególnych zlewni cząstkowych. Zależy od łącznej wielkości powierzchni szczelnej, odniesionej do całkowitej pow. zlewni.
EN
It was confirmed that the shape of the outflow hydrograph is independent of the degree of sealing of individual sub-drainage area. Depends on the total volume of a sealed surface, referred to the total drainage area.
W publikacji zaprezentowano analizę wpływu metody określania szerokości hydraulicznej zlewni cząstkowej na wyniki obliczeń odpływu wód deszczowych ze zlewni miejskiej. Bazując na przeglądzie literatury wybrano dwa warianty wyznaczania szerokości hydraulicznej. W pierwszym szerokość ustalano na podstawie geometrycznych wymiarów zlewni. W wariancie drugim szerokość zlewni wyznaczano wykorzystując założoną, stałą długość drogi spływu ze szczelnej części danej zlewni cząstkowej. Długość drogi spływu określano jako wielokrotność odległości odpowiadającej rozstawowi wpustów ulicznych i dachowych. Analizę przeprowadzono na przykładzie rzeczywistej zlewni miejskiej. Obliczenia odpływu wykonano za pomocą modelu komputerowego zlewni opracowanego w programie SWMM5, dla wybranych opadów zarejestrowanych w latach 2007 oraz 2008. Oceny wariantów obliczeń szerokości hydraulicznej dokonano porównując obliczone i zarejestrowane hydrogramy odpływu. Dla obu wariantów przebieg czasowy hydrogramów obliczonych jest zgodny z pomiarami. Wariant pierwszy pozwala na odwzorowanie maksymalnych wartości odpływu z dokładnością š15%. Taką samą dokładność w wariancie drugim uzyskano dla długości spływu w przedziale od 50 do 75 m.
EN
In the framework of analysis presented in the paper an influence of hydraulic width of subcatchment on runoff from urban catchment was investigated. Based on literature review two approaches of hydraulic width evaluation were compared. In the first one a hydraulic width was computed as a function of geometric dimensions of each subcatchment. In the second approach a hydraulic width of a subcatchment was evaluated based on assumed constant (for all subcatchments) length of runoff path from impervious part of its surface. A runoff path length was determined as multiplication of a distance between inlets to sewers. This analysis was performed for real urban catchment which is used for research purpose from several years by our Institute. A rainfall-runoff model based on SWMM5 package was applied for computation of runoff from this catchment. Simulations were performed for historical rainfalls from the period 2007 - 2008. An assessment of approaches of hydraulic width evaluation was based on comparison of computed and measured runoff hygrograms. For both approaches a temporal pattern of computed hygrograms agrees with the pattern of measured hygrograms. The first approach allows for computation of maximal values of runoff with an accuracy of approx. 15 %. The same accuracy was obtained in the second approach for the length of runoff path in the interval 50 -15 m.
Rynek programów komputerowych, służących do symulacji przepływów nieustalonych w sieciach kanalizacyjnych, był zdominowany przez aplikacje komercyjne. Jedyną alternatywę stanowił pakiet SWMM (Storm Water Management Model - Model Zarządzania Wodami Deszczowymi), opracowany przez amerykańską Agencję Ochrony Środowiska (EPA).
11
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Characteristics of a model system. Retention reservoir concept. Hydraulic analysis results. Modernization of storm overfalls in the main collector. Reduction of sewage drop through overfalls for different kinds of retention reservoir.
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.