Часова та просторова нерівномірність випадання дощів при моделюванні поверхневого стоку з урбанізованих територій

Ключові слова: висота шару опадів, інтенсивність дощу, коефіцієнт просторової нерівномірності, період одноразового перевищення

Анотація

Урахування часової та просторової нерівномірності випадання дощів має вагомий вплив на адекватність гідрологічних моделей поверхневого стоку. За результатами статистичного оброблення даних щодо добових висот шару опадів у Львові за період з 1945 р. по 2020 р. виявлено тенденцію до збільшення річної висоти шару опадів у середньому на 1,68 мм/рік за поточного середньорічного значення 733,4 мм/рік. Середня річна кількість днів з атмосферними опадами у Львові за період з 1945 р. по 2020 р. систематично зменшується зі середньою швидкістю 0,244 рік−1, тоді як річні кількості більших, стокоформувальних дощів – навпаки зростають: на 0,129 рік−1 для дощів з добовою висотою шару hд ≥ 1 мм і на 0,088 рік−1 для дощів з добовою висотою шару hд ≥ 10 мм. Для всіх стокоформувальних дощів у Львові їх середня річна кількість та середня висота шару одного дощу збільшуються при розгляді новіших часових періодів, що підтверджує загальну тенденцію до зростання частоти та інтенсивності найбільших злив незалежно від тренду щодо зміни річної висоти шару опадів. Згідно з рекомендаціями ДБН В.2.5-75:2013 отримано лінійну залежність коефіцієнта нерівномірності інтенсивності дощу від площі урбанізованого басейну стоку. Зазначено, що ця методика не враховує залежності коефіцієнтів нерівномірності випадання дощу за шаром і інтенсивністю від значення періоду одноразового перевищення. Порівняльний аналіз добових шарів опадів для 24 найбільших дощів у Львові та Граці (Австрія) у 2017−2018 рр. вказує на подібність їх розподілу в обох містах за величиною та впродовж року. Статистичним обробленням даних мережі зі 16 плювіографів у Граці отримано максимальні коефіцієнти просторової нерівномірності випадання дощів за шаром і за інтенсивністю, як лінійна функція періоду одноразового перевищення, що може бути використано для оцінювання нерівномірності дощів у містах з подібним кліматом і малою кількістю гідрометеорологічних пунктів.

Біографії авторів

В. М. Жук, Національний університет "Львівська політехніка", м. Львів

канд. техн. наук, доцент, кафедра гідротехніки та водної інженерії

М. С. Мальований, Національний університет "Львівська політехніка", м. Львів

д-р техн. наук, проф., завідувач кафедри екології та збалансованого природокористування

І. В. Мисак, Національний університет "Львівська політехніка", м. Львів

канд. техн. наук, асистент, кафедра гідротехніки та водної інженерії

І. С. Тимчук, Національний університет "Львівська політехніка", м. Львів

канд. с.-г. наук, доцент, кафедра екології та збалансованого природокористування

Дірк Мушалла, Технологічний університет Граца, м. Грац

проф., директор Інституту міського водного господарства

Маркус Піхлер, Технологічний університет Граца, м. Грац

аспірант

Посилання

Bartholy, J., & Pongrácz, R. (2005). Tendencies of extreme climate indices based on daily precipitation in the Carpathian Basin for the 20th century. Idöjárás. Quarterly Journal of the Hungarian Meteorological Service, 109(1), 1−20. Retrieved from: https://www.met.hu/downloads.php?fn=/metadmin/newspaper/2017/08/4fff508ad715fc3c9541b29f2d2d1df9-idojaras-vol109-no1.pdf

Bell, V. A., & Moore, R. J. (2000). The sensitivity of catchment runoff models to rainfall data at different spatial scales. Hydrology and Earth System Sciences, 4, 653–667. https://doi.org/10.5194/hess-4-653-2000

Bellos, V., Papageorgaki, I., Kourtis, I., et. al. (2020). Reconstruction of a flash flood event using a 2D hydrodynamic model under spatial and temporal variability of storm. Natural Hazards, 101, 711–726. https://doi/org/10.1007/s11069-020-03891-3

Chaubey, I., Haan, C. T., Grunwald, S., & Salisbury, J. M. (1999). Uncertainty in the model parameters due to spatial variability of rainfall. Journal of Hydrology, 220(1-2), 48−61. https://doi.org/10.1016/S0022-1694(99)00063-3

Cristiano, E., ten Veldhuis, M.-C., & van de Giesen, N. (2017). Spatial and temporal variability of rainfall and their effects on hydrological response in urban areas – A review. Hydrology and Earth System Sciences, 21, 3859–3878. https://doi.org/10.5194/hess-21-3859-2017

DBN V.2.5-75:2013. (2013). Minrehionbud Ukrayiny. Kyiv. [In Ukrainian].

Emmanuel, I., Andrieu, H., Leblois, E., & Flahaut, B. (2012). Temporal and spatial variability of rainfall at the urban hydrological scale. Journal of Hydrology, 430−431, 162−172. https://doi.org/10.1016/j.jhydrol.2012.02.013

European waters. (2018). Assessment of status and pressures 2018. EEA Report No. 7, European Environment Agency, 85 p.

James, W., & Rossman, L. (2010). Water Systems Models. Users Guide to SWMM 5, 13th ed. CHI Press Publication, Ontario, Canada, 905 p.

Leimgruber, J., Steffelbauer, D. B., Krebs, G., Tscheikner-Gratl, F., & Muschalla, D. (2018). Selecting a series of storm events for a model-based assessment of combined sewer overflows. Urban Water Journal, 15(5), 453–460. https://doi.org/10.1080/1573062X.2018.1508601

Maier,, Krebs, G., Pichler, M., Muschalla, D., & Gruber, G. (2020). Spatial rainfall variability in urban environments – high-density precipitation measurements on a city-scale. Water, 12(4), 1157 p. https://doi.org/10.3390/w12041157

Mysak, I., Zhuk, V., & Petrushka, K. (2020). Comparison of the methods of surface runoff modelling from the urbanized subcatchments for estimation of peak loads on the environment. Environmental Problems, 5(1), 1–6. https://doi.org/10.23939/ep2020.01.001

State of the Global Climate 2020. (2021). WMO-No.1264. World Meteorological Organization. 38 p.

Tkachuk, S., & Zhuk, V. (2012). Stormwater regulation on drainage systems. Lviv: Publishing Lviv Polytechnic, 216 p. [In Ukrainian].

Tokay, A., Roche, R. J., & Bashor, P. G. (2014). An experimental study of spatial variability of rainfall. Journal of Hydrometeorology, 15, 801−812. https://doi.org/10.1175/JHM-D-13-031.1

Villarini, G., Mandapaka, P. V., Krajewski, W. F., & Moore, R. J. (2008). Rainfall and sampling uncertainties: A rain gauge perspective. Journal of Geophysical Research Atmosphere, 113. https://doi.org/10.1029/2007JD009214

Website Meteopost. Retrieved from: https://meteopost.com/weather/climate/ 19.11.2021

Zawilski, M., & Brzezińska, A. (2014). Areal rainfall intensity distribution over an urban area and its effect on a combined sewerage system. Urban Water Journal, 11(7), 532−542. https://doi.org/10.1080/1573062X.2013.831909

Zhuk, V. M., Vovk, L. I., Matlai, I. I., & Popadiuk, I. Yu. (2018). Correlation between the total and effective imperviousness in stormwater modelling. Scientific Bulletin of UNFU, 28(10), 92–95. https://doi.org/10.15421/40281019

Zhuk, V., Vovk, L., Matlai, I., & Popadiuk, I. (2021). Maximum daily stormwater runoff flow rates at the inlet of the Lviv WWTP based on the results of systematic hydrologic observations of the catchment. In: Blikharskyy Z. (Eds) Proceedings of EcoComfort 2020. Lecture Notes in Civil Engineering, Vol. 100. Springer, Cham. https://doi.org/10.1007/978-3-030-57340-9_63

Опубліковано
2021-11-25
Як цитувати
Жук, В. М., Мальований, М. С., Мисак, І. В., Тимчук, І. С., Мушалла, Д., & Піхлер, М. (2021). Часова та просторова нерівномірність випадання дощів при моделюванні поверхневого стоку з урбанізованих територій. Науковий вісник НЛТУ України, 31(5), 67-73. https://doi.org/10.36930/40310510
Розділ
Екологія та довкілля