Analiza czasowej i przestrzennej zmienności opadów w zlewni potoku Strzyża w Gdańsku

Transkrypt

1 Analiza czasowej i przestrzennej zmienności opaów w zlewni potoku Strzyża w Gańsku Mgr inż. Katarzyna Bielecka, r inż. Katarzyna Weinerowska-Bors, r hab. inż. Michał Szyłowski Politechnika Gańska, Wyział Inżynierii Ląowej i Śroowiska Wiele zaganień szeroko pojętej inżynierii śroowiska, szczególnie związanych z hyrologią, wymaga znajomości charakterystyk opaowych na analizowanym obszarze. W oniesieniu o terenów zurbanizowanych można tu wymienić przee wszystkim: projektowanie i eksploatację systemów kanalizacji eszczowej, owonień, zbiorników retencyjnych i innych obiektów związanych z gospoarowaniem woami opaowymi, czy też barziej złożone zaganienia, takie jak: sterowanie pracą urzązeń i obiektów hyrotechnicznych, wyznaczanie stref ochrony przeciwpowoziowej itp. Każe z tych zaań inżynierskich wymaga mniej lub barziej szczegółowego owzorowania transformacji opau w opływ. Stopień tej szczegółowości jest postawą 490 INŻYNIERIA MORSKA I GEOTECHNIKA, nr 6/2013

2 wyboru metoy obliczeniowej, a jenocześnie w użym stopniu ecyuje o okłaności uzyskiwanych wyników obliczeń. W przypaku prostszych zaań inżynierskich (np. projektowania typowych systemów oprowazania wó opaowych), zazwyczaj wystarczającą aną wejściową wnoszącą informację o opazie jest opa miaroajny zefiniowany jako eszcz o stałym w czasie i jenakowym na rozpatrywanym obszarze natężeniu, charakteryzujący się określonym czasem trwania i prawopoobieństwem wystąpienia q (t, p) [5, 10]. Obliczeniowy czas trwania eszczu t oraz prawopoobieństwo jego wystąpienia p określane są na postawie obliczeń lub ogórnego oboru, w zależności o rozaju rozpatrywanego zaganienia i charakteru analizowanego obiektu/systemu. Z kolei ogólna postać relacji q (t, p), zwana najczęściej formułą opaową lub formułą IDF (ang. Intensity-Duration-Frequency), powinna możliwie obrze owzorowywać charakterystykę opaów na analizowanym obszarze. Do barziej złożonych zaań inżynierskich, wymagających owzorowania nieustalonego charakteru transformacji opa opływ, informację wejściową o opazie stanowi zazwyczaj reprezentatywny la anego zaganienia hietogram opau. W zależności o analizowanego problemu, może on mieć charakter historyczny (czyli stanowić hietogram rzeczywistego, zaobserwowanego na anym obszarze epizou opaowego) lub syntetyczny. W tym rugim przypaku, na potrzeby rozpatrywanego zaganienia na roze obliczeniowej opracowywany jest sztuczny hietogram, reprezentatywny la analizowanego przypaku. Hietogramy takie są wyznaczane najczęściej przy wykorzystaniu uprzenio opracowanych formuł IDF la anego obszaru. Prawiłowe wyznaczenie formuł opaowych q (t, p) jest procesem pracochłonnym i relatywnie trunym. Niezbęnym warunkiem o jego przeprowazenia jest ysponowanie zapisami z obserwacji opaów na analizowanym obszarze, prowazonych w sposób regularny, w ostatecznie ługim okresie czasu. Brak lub ograniczony ostęp o wieloletnich ciągów pomiarowych skutecznie uniemożliwia opracowanie wspomnianych wyżej zależności. W wielu przypakach konieczne jest stosowanie tzw. globalnych formuł opaowych, opracowanych la obszarów o relatywnie użych rozmiarach regionu lub całego kraju. W przypaku Polski najpopularniejszą formułą opaową naal pozostaje stary (1954 r.) wzór Błaszczyka [2]: 3 2 6,631 H c q = [m 3 /(s ha)] (1) t 0,67 gzie: c częstość jenokrotnego przekroczenia eszczu o anym natężeniu wyrażona w latach, t miaroajny czas trwania eszczu [min], H śrenia roczna wysokość opau [mm]. Wzór ten powoli wypierany jest przez opracowaną w 1998 roku w Instytucie Meteorologii i Gospoarki Wonej w Warszawie formułę [3, 4], zwaną alej wzorem IMGW, pozwalającą określić maksymalną wysokość opaów P [mm] o prawopoobieństwie p [ ] weług relacji: Pmax. = 1, 42 t +α( ln p) [mm] (2) p 0,33 0,548 gzie; t czas trwania eszczu [min], α tzw. parametr położenia i skali, zależny o regionu i czasu trwania opau. Oba wspomniane wyżej wzory mają charakter globalny, chociaż w każym z nich pojawia się element umożliwiający częściową ich regionalizację (w przypaku wzoru Błaszczyka wartość H, w przypaku wzoru IMGW wspomniany parametr α). Zasaniczo lepszym jenak rozwiązaniem jest posługiwanie się w obliczeniach tzw. lokalnymi formułami opaowymi, czyli relacjami q (t, p) opracowanymi na postawie obserwacji opaów na rozpatrywanym obszarze, wyznaczanymi inywiualnie la anego terenu (miasta, zielnicy, zlewni) i w związku z tym w możliwie najlepszy sposób oającymi lokalną specyfikę opaów. Niestety, opracowanie takich formuł wymaga użych nakłaów pracy, zarówno na etapie prowazenia pomiarów i gromazenia ich wyników, jak i alszego ich opracowywania statystycznego. OPADY W GDAŃSKU Warunki geograficzne i klimatyczne na obszarze miasta Gańska, w tym także charakterystyki opaowe, są nie tylko omienne w stosunku o tych, jakie panują w innych częściach regionu lub kraju, ale także wykazują uże zróżnicowanie czasowe i przestrzenne w obrębie samej aglomeracji. Przyczyną takiego stanu rzeczy jest specyficzna lokalizacja Gańska oraz oatkowo procesy urbanizacyjne, przebiegające z różną intensywnością w różnych rejonach miasta. W celu opracowania prawiłowej charakterystyki opaów na potrzeby inżynierskie konieczna jest analiza zmienności opaów zarejestrowanych w możliwie użej liczbie stacji, by móc ocenić, w jakim stopniu obszarowa zmienność opaów wpływa na postać relacji q (t, p). Obserwacje meteorologiczne w Gańsku mają ługą traycję [8], paraoksalnie jenak, o chwili obecnej nie opracowano formuł opaowych, które mogłyby la tego regionu stanowić alternatywę o stosowanej powszechnie formuły Błaszczyka. Na terenie miasta funkcjonują obecnie trzy stacje meteorologiczne/ klimatyczne objęte siecią posterunków IMGW (Rębiechowo, Port Północny, Świbno) oraz wiele posterunków prywatnych (w tym kilkanaście stacji pozostających w gestii Gańskich Melioracji, posterunki Politechniki Gańskiej(PG) w Jelitkowie i na terenie uczelnianego campusu). W ramach realizowanych aktualnie projektów baawczych związanych tematycznie z monitoringiem i moelowaniem zagrożeń powoziowych w zlewniach miejskich trwają prace na uruchomieniem nowych stacji pomiarów opaów atmosferycznych na terenie Gańska, ocelowo bęących własnością Gańskich Melioracji (rys. 1). Ogólną charakterystykę opaów obserwowanych w ostatnim 60-leciu na terenie Gańska, wykazującą ich użą zmienność oraz wyraźny tren wzrostowy w stosunku o śreniej rocznej wysokości opaów, przestawiła Wołoszyn [12]. Zgonie z tą charakterystyką, uśreniona wartość rocznej wysokości opaów w całym wspomnianym okresie wynosi 550 mm i jest nieco niższa o śreniej rocznej wysokości opaów la całej Polski. Z kolei analizę opaów obserwowanych w okresie 20 lat na stacji pomiarowej Politechniki Gańskiej prowaziły Rzeszutek [9] i Weinerowska-Bors [11]. W ostatniej z wymienionych prac zaproponowano metoykę opracowania i wyznaczono lokalne formuły opaowe la rejonu Gańska-Wrzeszcza. Prezentowany artykuł stanowi kontynuację wcześniejszych prac i obejmuje analizę opaów la stacji pomiarowych zlokalizowanych na obszarze zlewni potoku Strzyża. INŻYNIERIA MORSKA I GEOTECHNIKA, nr 6/

3 Rys.1. Stacje pomiarów opaów na terenie Gańska ANALIZA OPADÓW ZAREJESTROWANYCH NA STACJACH POMIAROWYCH NA OBSZARZE ZLEWNI POTOKU STRZYŻA W GDAŃSKU Materiał baawczy Dane opaowe, którymi posłużono się w pracy, stanowił archiwalny zbiór rejestrów pluwiograficznych oraz cyfrowych zapisów z eszczomierzy automatycznych pozyskany z zasobów Gańskich Melioracji. Rejestry te pochozą z ciągłych pomiarów opaów la okresów oatniej temperatury powietrza, czyli na ogół o kwietnia o listopaa każego roku. Do analiz wybrano trzy stacje, które zlokalizowane są na terenie zlewni potoku Strzyża [1]. Pierwszą z nich jest stacja umiejscowiona we Wrzeszczu przy skrzyżowaniu ulic Reja i Kochanowskiego na potokiem Strzyża o nazwie: BYSTRZEC REJA. Pomiar opaów i zapis wyników okonywany jest o 23 maja 2001 roku przez automatyczną stację pomiarową (czujnik opau atmosferycznego OP2G, rejestrator RC-12S, moem przesyłowy MTP-2.0), która z rozzielczością czasową równą 10 minut przekazuje ane o Internetu. Druga stacja zlokalizowana jest na terenie Ośroka Młozieżowego MODeM przy Sanktuarium Matki Bożej Brzemiennej przy ul. Matemblewskiej 9 i nosi nazwę MATEMBLEWO. Pomiar i zapis opaów na tej stacji okonywany jest o 1 kwietnia 2005 roku i obywa się również automatycznie (przy wykorzystaniu analogicznej aparatury jak na stacji BYSTRZEC-REJA). Ostatnią z analizowanych stacji jest posterunek o nazwie KIEŁPINO GÓRNE, znajujący się przy ulicy Goplańskiej 69. Pomiar opaów realizowany jest tam z zastosowaniem klasycznego pluwiografu pływakowego (moel PG- 891), tworzącego zapis w formie papierowych pluwiogramów o rozzielczości czasowej 60 minut, a ciąg obserwacyjny trwa o 10 kwietnia 2006 roku. Metoyka opracowywania anych pomiarowych Materiał baawczy, jakim ysponowano, cechuje się niejenoronością, zarówno w stosunku o metoy pomiarowej, jak i kroku czasowego, z jakim były rejestrowane mierzone wysokości opau na każej ze stacji. Doatkowym mankamentem wspomnianych anych opaowych jest krótki okres pomiarowy wynikający z nieoległego w czasie założenia posterunków pomiarowych, oatkowo przerywany okresami awarii lub konserwacji urzązeń pomiarowych. Długość okresu obserwacyjnego w przypaku stacji BYSTRZEC-REJA wynosiła 10 lat, natomiast w przypaku stacji MATEMBLEWO i KIEŁPINO GÓR- NE opowienio 6 i 5 lat. Ze wzglęu na powyższe czynniki w chwili obecnej nie ma jeszcze możliwości opracowania wiarygonych formuł opaowych la wspomnianych lokalizacji. Pomimo tego analiza otychczas zgromazonych anych stanowi ciekawe zaganienie i może być przyczynkiem o alszych analiz, a także pierwszym krokiem o opracowania w przyszłości po uzyskaniu ostatecznie ługich ciągów pomiarowych lokalnych formuł opaowych la rozpatrywanego obszaru. Ze wzglęu na prowazenie analiz porównawczych jest konieczne przyjęcie ujenoliconej metoologii opracowywania anych opaowych. Najczęściej stosowane poejścia o tego problemu przestawiono, mięzy innymi u Licznara [6, 7], Kotowskiego [5] i Weinerowskiej-Bors [11]. Do analizy opaów w Gańsku zastosowano metoologię opisaną barziej szczegółowo w ostatniej z wyżej wymienionych pozycji. W pierwszym etapie analiz wyorębniono z całego okresu opaów epizoy o znaczeniu inżynierskim. W opracowaniu wykorzystano tzw. metoę maksymalnych natężeń fazowych. Jako ostateczne kryterium wyboru epizou przyjęto za Licznarem [7] spełnienie warunku: 492 INŻYNIERIA MORSKA I GEOTECHNIKA, nr 6/2013

4 Tabl. 1. Liczba epizoów opaowych z okresu na stacji Bystrzec-Reja objętych analizą (na postawie [1]) Liczba epizoów Miesiąc/rok Kwiecień 5 Maj Czerwiec Lipiec Sierpień Wrzesień Paźziernik Listopa 2 1 Gruzień 1 Razem Tabl. 2. Liczba epizoów opaowych z okresu na stacji Matemblewo objętych analizą [1] Liczba epizoów Miesiąc/rok Styczeń 1 Luty Marzec 1 Kwiecień Maj Czerwiec Lipiec Sierpień Wrzesień Paźziernik 1 2 Tabl. 3. Liczba epizoów opaowych z okresu na stacji Kiełpino Górne objętych analizą [1] Liczba epizoów Miesiąc/rok Kwiecień 2 Maj 4 1 Czerwiec Lipiec Sierpień Wrzesień Paźziernik Listopa 1 Gruzień Razem Listopa Gruzień Razem P 0,75 U (3) gzie: P wysokość opau w anym okresie [mm], U 0 wartość graniczna, zależna o ługości analizowanej fazy opau t [min], stanowiąca weług skali Chomicza kryterium rozróżnienia eszczów silnych o zwykłych, określane weług zależności: Uk 0 = 2 k t la k = 0 (4) Zaniżenie kryterium Chomicza o 75% miało na celu zwiększenie liczby intensywnych epizoów opaowych stanowiących postawę analiz, tak, by każy sezon reprezentowany był przez co najmniej kilka epizoów. W rezultacie łącznie o analiz wytypowano: 153 epizoy na stacji BYSTRZEC-REJA (około 15 epizoów/rok w okresie ), 68 na stacji MATEMBLE- WO (około 14 epizoów/rok w okresie ) oraz 57 na posterunku KIEŁPINO GÓRNE (nieco mniej niż 10 epizoów/ rok w okresie ). Szczegółowe zestawienie liczby epizoów wyizolowanych o alszych analiz la poszczególnych stacji przestawiono w tabl. 1, 2, 3. Większość ekstremalnych epizoów opaowych zanotowano w okresie o maja o sierpnia. Ich liczba przypaająca na poszczególne lata jest barzo zmienna, waha się o 0 o 61. Przeciętna roczna liczba epizoów spełniających przyjęte kryterium wynosi około13 i jest wyższa niż analogiczny wskaźnik la stacji zlokalizowanej na Politechnice Gańskiej [11]. Do celów porównawczych istotne znaczenie mają także wartości miesięcznych, sezonowych i rocznych sum wysokości opaów atmosferycznych w analizowanych stacjach, pozyskane z Gańskich Melioracji i przestawione w tabl. 4, 5, 6. Kolejnym etapem opracowywania wyników była analiza każego z wyselekcjonowanych epizoów opaowych po kątem maksymalnych natężeń fazowych. W tym celu la przyjętych INŻYNIERIA MORSKA I GEOTECHNIKA, nr 6/

5 Tabl. 4. Wartości miesięcznych, sezonowych i rocznych sum wysokości opaów atmosferycznych [mm] w okresie na stacji Bystrzec- Reja (źróło: Gańskie Melioracje) Suma wysokości opaów [mm] Miesiąc/rok Styczeń 41,3 23,8 25,3 Luty 22,5 33,3 23,7 Marzec 83,5 58,6 29,1 Kwiecień 51,4 0,3 9,4 Maj 24,2 77,1 100,1 Czerwiec 61,4 62,6 25,2 Lipiec 98,4 109,4 88,6 Sierpień 162,2 23,9 140,0 Wrzesień 50,0 40,5 151,6 Paźziernik 55,9 87,4 16,4 Listopa 35,4 43,4 127,8 Gruzień 33,0 57,9 62,0 Suma 719,2 618,2 799,2 Suma ciepła połowa roku 452,1 400,9 521,9 Tabl. 6. Wartości miesięcznych, sezonowych i rocznych sum wysokości opaów atmosferycznych [mm] w okresie na stacji Kiełpino Górne (źróło: Gańskie Melioracje) Suma wysokości opaów [mm] Miesiąc/rok Styczeń Luty Marzec Kwiecień 54,4 1,3 10,3 Maj 27,6 79,9 86,1 Czerwiec 59,8 92,2 30,3 Lipiec 66,3 115,8 119,4 Sierpień 113,5 22,5 181,8 Wrzesień 62,5 39,4 149,6 Paźziernik 57,8 107,6 15,2 Listopa 48,3 45,6 114,6 Gruzień Suma Suma- ciepła połowa roku 387,5 457,4 582,4 Tabl. 5. Wartości miesięcznych, sezonowych i rocznych sum wysokości opaów atmosferycznych [mm] w okresie na stacji Matemblewo (źróło: Gańskie Melioracje) Suma wysokości opaów [mm] Miesiąc/rok Styczeń 38,1 36,0 39,3 Luty 25,7 31,4 26,1 Marzec 81,4 77,9 32,5 Kwiecień 62,3 0,9 10,3 Maj 25,4 74,3 99,0 Czerwiec 56,1 77,9 25,8 Lipiec 70,3 127,2 109,3 Sierpień 139,4 20,8 184,3 Wrzesień 63,4 40,8 204,0 Paźziernik 63,6 109,7 18,3 Listopa 41,4 50,2 140,8 Gruzień 37,2 52,4 80,8 Suma 704,3 699,5 970,5 Suma ciepła połowa roku 418,2 450,7 640,7 ługości faz wybierano najintensywniejszy fragment eszczu o zaanym czasie trwania i określano śrenie natężenie w tym okresie. Dla każej z trzech rozpatrywanych stacji minimalny zakres analiz obejmował fazy o ługości 10 min, 20 min, 30 min, (30 + i 30) min la i = 1, 2, aż o t = min [T max, 100], gzie T max jest całkowitym czasem trwania anego epizou. W przypaku stacji BYSTRZEC-REJA oraz MATEMBLEWO możliwa była barziej szczegółowa analiza (obejmująca także ługości pośrenie faz, z rozzielczością czasową 10 min) bez stosowania oatkowych zabiegów obliczeniowych, gyż zapis wyników pomiarów opau okonywany był z krokiem 10 min. W przypaku stacji KIEŁPINO GÓRNE ysponowano tylko zapisami pluwiograficznymi o okłaności umożliwiającej analizę natężeń opaów la faz nie krótszych niż 60 min (pluwiogramy tygoniowe). Opracowanie granicznych natężeń fazowych opau la faz o ługościach krótszych niż 60 min wymagało oatkowych zabiegów obliczeniowych, koniecznych z racji istotności krótkich czasów trwania eszczów w zaganieniach inżynierskich. Dla każego epizou opaowego zarejestrowanego na stacji KIEŁPINO GÓRNE opracowanego inywiualnie po kątem maksymalnych natężeń granicznych wyznaczono zależność q (t), gzie q jest zaobserwowanym w czasie anego epizou maksymalnym natężeniem granicznym opowiaającym fazie ługości t. Zależność tę następnie aproksymowano w zakresie t 60 min i ekstrapolowano na wartości t < 60 min. Na jej postawie określono brakujące wartości natężeń fazowych la faz o ługości 10 min, 20 min i 30 min la każego epizou inywiualnie. Zastosowanie takiego postępowania uzasania analiza poobnych zależności epizoów opaowych zanotowanych w pozostałych rozpatrywanych stacjach na terenie Gańska (MATEMBLEWO, BYSTRZEC-REJA oraz posterunek PG), która wykazała, że zarejestrowane epizoy opaowe w zakresie ługości faz t 10 min można w przeważającej większości opisać zależnościami rozaju logarytmicznego (R 2 > 0,97). Zalewie nieliczne przypaki epizoów prowazą o niższych wartości współczynnika korelacji Pearsona lub wymagają zastosowania potęgowej postaci funkcji aproksymującej. W każym 494 INŻYNIERIA MORSKA I GEOTECHNIKA, nr 6/2013

6 przypaku epizo opaowy można opisać jenak funkcją q (t) o prostej postaci, co wykorzystano w przeprowazonych analizach. W kolejnym etapie prac natężenia fazowe z wszystkich epizoów zaobserwowanych w anej stacji pogrupowano w tabelach, osobnych la każej fazy i okonano uporząkowania natężeń w ciągi nierosnące. Na tym etapie było możliwe skorygowanie liczby wyrazów w anym ciągu poprzez ponowne sprawzenie kryterium (3), tym razem la t równego ługości poszczególnych faz. Uzyskane uporząkowane ane opaowe poano analizie statystycznej, stosując empiryczną metoę opracowywania relacji q (t ) oraz q (p). Z wcześniej wspomnianych przyczyn nie opracowano uogólnionej formuły q (t, p) byłaby ona niewiarygona i nie miała żanego zastosowania praktycznego. Wyznaczone zależności q (t ) oraz q (p) mają na obecnym etapie znaczenie orientacyjne, porównawcze i powinny być weryfikowane na postawie wyników obserwacji opaów w kolejnych latach. W empirycznej metozie opracowania formuł opaowych o uzyskanych wyników pomiarów opasowuje się ogólną postać tej formuły, niekoniecznie na bazie znanych rozkłaów teoretycznych stosowanych w hyrologii, a następnie wyznacza parametry zaproponowanych zależności na roze ich aproksymacji/optymalizacji. W tym celu każemu wyrazowi uporząkowanych wcześniej ciągów rozzielczych przypisano prawopoobieństwo empiryczne weług Weibulla, zgonie z formułą: i pi = 100 [%] (5) N + 1 gzie: i numer wyrazu w anym ciągu, N całkowita liczba wyrazów w ciągu. Następnie poano analizie zależności q (p) la poszczególnych czasów trwania t oraz zależności q (t ) w przyjętych wartościach prawopoobieństw. Określono najbarziej opowienie ogólne postacie zależności i okonano ientyfikacji ich parametrów. Na postawie przeprowazonych analiz oceniono, że najopowieniejszą postacią formuły opisującej zależność q (p) jest: w przypaku stacji BYSTRZEC-REJA funkcja logarytmiczna: q = a ln p+ b (6) w przypaku stacji MATEMBLEWO i KIEŁPINO GÓR- NE funkcja potęgowa: q = a p b (7) Próby ujenolicenia postaci funkcji la wszystkich stacji powoowały wyraźne niezgoności w uzyskiwanych wynikach la krótkich czasów trwania eszczu oraz znaczący spaek współczynników korelacji. Stą uznano, że istotniejsze jest w miarę możliwości wierne owzorowanie wartości natężeń opaów niż uzyskanie jenolitej i uniwersalnej zależności, tym barziej, że i tak konieczna jest jej weryfikacja w łuższym okresie obserwacji opaów. Uzyskane na tym etapie analiz zależności la poszczególnych stacji i wybranych czasów trwania eszczu przestawiono na rys. 2, 3, 4. W przypaku relacji q (t ) o wybranych wartości prawopoobieństwa wystąpienia eszczu najopowieniejszą postacią formuły okazały się: la stacji BYSTRZEC-REJA funkcja potęgowa: q b = at (8) w przypaku stacji MATEMBLEWO i KIEŁPINO GÓR- NE funkcja logarytmiczna: q = a ln t + b (9) Uzyskane zależności q (t ) la poszczególnych stacji i wybranych wartości p przestawiono na wykresach (rys. 5, 6 i 7). Rys. 2. Zestawienie relacji q (p) la różnych czasów trwania t la stacji BYSTRZEC-REJA INŻYNIERIA MORSKA I GEOTECHNIKA, nr 6/

7 Rys. 3. Zestawienie relacji q (p) la różnych czasów trwania t la stacji MATEMBLEWO Rys. 4. Zestawienie relacji q (p) la różnych czasów trwania t la stacji KIEŁPINO GÓRNE ANALIZA WYNIKÓW I WNIOSKI Przeprowazone analizy otyczące krótkich okresów obserwacyjnych pozwalają sformułować wstępne wnioski, które z oczywistych wzglęów wymagają wspomnianej wcześniej weryfikacji la łuższych okresów obserwacyjnych. Baania potwierziły, że opay w Gańsku wykazują relatywnie użą zmienność, zarówno czasową, jak i przestrzenną. W przypaku ługookresowych zmian opaów w czasie już wcześniej inni autorzy wykazywali stosunkowo uże wahania, z ogólną tenencją wzrostową. O ile wyniki Wołoszyn [12] wskazywały la łuższych wieloleci śrenią roczną wysokość opaów niższą o 600 mm (śrenia z wielolecia : 520 mm), to już la wielolecia był przekroczony próg 600 mm (602 mm). Pomiary w latach na stacjach BYSTRZEC-REJA i MATEMBLEWO wykazały jeszcze wyż- 496 INŻYNIERIA MORSKA I GEOTECHNIKA, nr 6/2013

8 Rys. 5. Zestawienie relacji q (t ) la różnych prawopoobieństw wystąpienia opau p na stacji Bystrzec-Reja Rys. 6. Zestawienie relacji q (t ) la różnych prawopoobieństw wystąpienia opau p na stacji Matemblewo sze wartości, przy czym (z wyjątkiem roku 2009 na stacji BY- STRZEC-REJA) roczne wysokości opaów znacząco przekraczały wcześniejsze, wynosząc niekiey nawet pona 900 mm. Może to potwierzać zauważony wcześniej tren wzrostowy. Wniosek ten wymaga potwierzenia w kolejnych latach obserwacji. Warto zauważyć, że mimo relatywnie niewielkich oległości mięzy stacjami wartości wysokości opaów różnią się znacząco, także w sensie przestrzennym. Przykłaowo, w roku 2010 sumaryczna wysokość opau na stacji BYSTRZEC-REJA wyniosła prawie 800 mm, natomiast w MATEMBLEWIE aż 970 mm. Porównanie wysokości opaów sumowanych w ciepłej połowie roku wykazują mniejsze, ale jenak wioczne zróżnicowanie, zarówno czasowe, jak i przestrzenne. Opracowywanie więc lokalnych zależności nie tylko uśrenionych la obszaru określonej aglomeracji miejskiej, ale także inywiualnie la poszczególnych zielnic wyaje się barzo uzasanione. Co więcej, wniosek ten potwierza nie tylko analiza sumarycznej wysokości opaów, ale także struktura rozkłau opaów intensywnych (zarówno co o liczby epizoów, jak i ich ługości). INŻYNIERIA MORSKA I GEOTECHNIKA, nr 6/

9 Rys. 7. Zestawienie relacji q (t ) la różnych prawopoobieństw wystąpienia opau p na stacji Kiełpino Górne W przypaku KIEŁPINA GÓRNEGO z materiału baawczego wyizolowano mniej epizoów opaów niż w przypaku pozostałych wóch stacji. Może to świaczyć o zasaniczo innych charakterystykach opaowych w tej lokalizacji. Może to być także efektem niejenoronej techniki pomiarowej. Nie była tu bowiem możliwa bezpośrenia analiza epizoów krótszych niż 60 minut. Różnica w liczbie epizoów może być potencjalnie efektem występowania krótkich i intensywnych opaów, których nie uało się zientyfikować na postawie tygoniowych pluwiogramów. Niestety wyaje się, że tej kwestii nie ua się w pełni rozstrzygnąć przy obecnie funkcjonującym systemie pomiarowym. Pomocne mogłoby być porównanie wyników z wynikami zanotowanymi w innych stacjach. Konfrontacja z analizami przeprowazonymi la stacji PG wykazuje, że w przypaku tej ostatniej zanotowano jeszcze wyraźniejsze wahania liczby epizoów intensywnych, przypaającej na poszczególne lata (o 4 o 13 w okresie , a o 8 o 13 w okresie ). Z wyjątkiem 2008 roku liczba ta była również niższa o opowiaającej jej wartości la stacji BYSTRZEC-REJA i MATEMBLEWO. Paraoksalnie w 2008 roku, gy na stacjach MATEMBLEWO i BYSTRZEC-REJA zaobserwowano najmniej epizoów znaczących, na stacji PG liczba ta osiągnęła maksimum w baanym tam 20-leciu [11]. Wnioski te, choć nie mogą mieć charakteru wiążącego, mogą jenak sugerować uży stopień zróżnicowania charakterystyk opaowych w Gańsku. Pomimo różnej ługości okresów prowazenia pomiarów na stacjach BYSTRZEC-REJA, MATEMBLEWO i KIEŁPINO GÓRNE, zecyowano się pojąć próbę okonania charakterystyki porównawczej relacji q (p) i q (t ) la wymienionych stacji. Zgonie z wytyczną ATV A 118, absolutnie minimalna ługość okresu obserwacji opaów umożliwiająca przeprowazenie ich analizy statystycznej wynosi 10 lat, przy czym la tej ługości okresu pomiarowego wiarygone są opracowania otyczące prawopoobieństwa nie mniejszego niż 50%. Opracowanie relacji q (t ) la mniejszych wartości prawopoobieństwa wystąpienia opau wymaga znacząco łuższych czasów obserwacji. Zastosowanie przestawionego tu kryterium wskazywałoby, że w analizowanym przypaku za wiarygone z inżynierskiego punktu wizenia należy uznać jeynie relacje la p = 50% i 100% opracowane la stacji BYSTRZEC-REJA. Pozostałe należy traktować jeynie pogląowo i zweryfikować za kilka lat, gy ostępne bęą wyniki pomiarów opaów przynajmniej z okresu ziesięciolecia la wszystkich stacji. Przykłaowe wykresy porównawcze zależności q (p) i q (t ) la analizowanych stacji przestawiono na rys. 8 i 9. We wszystkich przypakach la stacji KIEŁPINO GÓRNE uzyskano najniższe wartości natężenia eszczu przy tych samych ługościach czasu trwania opaów i jenakowych wartościach prawopoobieństwa wystąpienia eszczu. Porównanie relacji mięzy stacjami MATEMBLEWO i BYSTRZEC-REJA wykazuje, że la krótkich i barzo intensywnych opaów w MATEMBLEWIE notowane są wyższe natężenia graniczne niż na stacji BYSTRZEC -REJA, natomiast la łuższych czasów trwania opaów relacja ta ulega owróceniu. Sprawzenie, czy są to tenencje trwałe, wymaga kontynuacji baań na kolejne lata obserwacji opaów. Na uwagę zasługuje fakt, że la każej z analizowanych stacji w Gańsku (ze stacją PG włącznie), wartości natężenia opau wynikające z relacji lokalnych są znacznie niższe niż opowiaające im wartości q obliczone z wzorów Błaszczyka i IMGW. Wniosek ten również warto poać weryfikacji w miarę pozyskiwania kolejnych wyników analiz opaów la innych stacji pomiarowych i kolejnych lat prowazenia obserwacji. 498 INŻYNIERIA MORSKA I GEOTECHNIKA, nr 6/2013

10 a) b) c) Rys. 8. Porównanie relacji q (p) la wybranych czasów trwania opaów t na analizowanych stacjach: a) t = 10 min, b) t = 30 min, c) t = 60 min INŻYNIERIA MORSKA I GEOTECHNIKA, nr 6/

11 a) b) c) ) Rys. 9. Porównanie relacji q (t ) la różnych prawopoobieństw wystąpienia opau p na analizowanych stacjach: a) p = 10%, b) p = 20%, c) p = 50%, ) p = 100% 500 INŻYNIERIA MORSKA I GEOTECHNIKA, nr 6/2013

12 LITERATURA 1. Bielecka K.: Zmienność przestrzenna i czasowa opaów eszczu na wybranym obszarze miasta Gańsk. Praca magisterska. Politechnika Gańska, Gańsk Błaszczyk W.: Projektowanie sieci kanalizacyjnych. Arkay, Warszawa 1965, wy. III. 3. Boganowicz E., Stachý J.: Maksymalne opay eszczu w Polsce. Charakterystyki projektowe. Materiały Baawcze, Seria: Hyrologia i Oceanologia, IMGW, Warszawa Boganowicz E.. Stachý J.: Maximum rainfall in Polan a esign approach. In: The Extreme of the Extremes: Extraorinary Floos. IAHS Publications no 271, IAHS Press, Wallingfor, UK, 2002, Kotowski A.: Postawy bezpiecznego wymiarowania owonienia terenów. Wyawnictwo Seiel-Przywecki Sp. z o.o., Warszawa Licznar P., Łomotowski J.: Analiza śrenich natężeń eszczów miaroajnych we Wrocławiu. Ochrona Śroowiska, Nr 1, 2005, Licznar P., Łomotowski J.: Analiza chwilowych natężeń eszczów miaroajnych we Wrocławiu. Ochrona Śroowiska, Nr 2, 2005, Owczarek M., Jakusik E., Wojtkiewicz A., Malik P.: Klimat Gańska W: 200 lat regularnych pomiarów i obserwacji meteorologicznych w Gańsku, Mat. Konferencyjne, IMGW UG GNT, Gańsk Rzeszutek K.: Analiza czasowej zmienności opaów na postawie 20- letnich obserwacji na stacji klimatologicznej Politechniki Gańskiej. Praca magisterska. Politechnika Gańska, Gańsk Weinerowska-Bors K.: Wpływ uproszczeń na obliczanie spływu eszczowego w zlewni zurbanizowanej. Wyawnictwo Politechniki Gańskiej. Gańsk Weinerowska-Bors K.: Lokalne formuły opaowe la Gańska- Wrzeszcza na postawie 20-letnich obserwacji opaów na Politechnice Gańskiej, Inżynieria Morska i Geotechnika, nr 6/2012, Wołoszyn E.: Analysis of Rainfall Data of Gansk Meteorological Station. In: Proc. of International Symposium on Water Management an Hyraulic Engineering. Orhi/Maceonia. 1-5 September PODZIĘKOWANIE: Analizę opaów zarejestrowanych na stacjach BY- STRZEC-REJA, MATEMBLEWO i KIEŁPINO GÓRNE prowazono w ramach projektu baawczo-rozwojowego Monitorowanie, moelowanie i analiza zagrożenia powoziowego w małej zlewni miejskiej na przykłazie zlewni potoku Strzyża w Gańsku (WFOŚiGW w Gańsku, RX -03/12/2011). Autorzy wyrażają poziękowania Gańskim Melioracjom Sp. z o.o. za uostępnienie anych otyczących wyników pomiaru opaów, wykorzystanych w przeprowazonych baaniach. INŻYNIERIA MORSKA I GEOTECHNIKA, nr 6/