Instytut Ekologii Terenów Uprzemysłowionych w Katowicach

Transkrypt

1 Otwarte seminaria 2013 Instytut Ekologii Terenów Uprzemysłowionych w Katowicach Katowice, 12 grudnia 2013

2 Otwarte seminaria 2013 Wdrożenie modelu sieci kanalizacyjnej SWMM 5 dla miasta Gliwice, tworzenie prognoz działania systemu kanalizacji w sytuacjach ekstremalnych zjawisk pogodowych - rezultaty projektu Prepared Enabling Changes dr Katarzyna Samborska mgr inż. Rafał Ulańczyk Zespół Ochrony Wód i Gruntów

3 PROBLEM ZMIANY KLIMATU Zmian klimatyczne stwarzają poważne zagrożenia dla infrastruktury miejskiej i jakości życia mieszkańców Fale upałów w 2003 roku w Europie, upały spowodowały śmierć ludzi, w 2010 zabiły w Rosji ludzi i spowodowały powstanie ogromnej chmury smogu

4 Niedobór wody i susze są coraz częstsze i powszechnym zjawiskiem w Unii Europejskiej. Szacuje się, że do 2007 r. co najmniej 11% ludności Europy zostało dotknięte niedoborem wody, straty związane z tym zjawiskiem w ciągu ostatnich trzydziestu lat wyniosły 100 mld euro.

5 Europejska Baza Zjawisk Ekstremalnych wskazuje, że wszystkie regiony Europy zostały dotknięte przez tornada -

6 Liczne publikacje w renomowanych czasopismach i raporty wykazują wyraźny trend wzrostowy natężenia i ilości huraganów w ciągu ostatnich lat. PDI jest łączna miara aktywności huraganów Atlantyku

7 Orkany silne wiatry występujące w Europie najczęściej w miesiącach zimowych, straty jakie przynoszą to ok. 1,9 mld rocznie. Liczba wydaje się wzrastać między 2000 a 2009 rokiem było 16 takich wydarzeń, tymczasem od 2010 roku było ich już 13 łącznie z Ksawerym, który uderzył w Polskę na początku grudnia

8 Według Międzyrządowego Zespołu ds. Zmian Klimatu (IPCC), atmosfera jest o 0,75 stopni cieplejsza, a ponieważ cieplejsze powietrze może pomieścić więcej wilgoci, wpływa to na ilość opadów. W Europie prowadzenie rejestrów opadów ma dłuższą historię, dlatego zapisy te stanowią dowód na trend wzrostowy ekstremalnych opadów deszczu. Zmiany w użytkowaniu gruntów, takie jak budowanie domów na terenach zalewowych utwardzanie nawierzchni, czynią obszary zamieszkane bardziej wrażliwymi na straty związane z powodziami.

9 PROJEKT PREPARED Projekt Prepared jest to projekt demonstracyjny, który ma zaoferować wsparcie technologicznie dla systemów wodociągowych i sanitarnych w dziesięciu miastach w Europie, tak aby dostosować je do skutków zmian klimatu. Prepared pokaże, że systemy zaopatrzenia w wodę i odprowadzania ścieków w miastach mogą być odporne na wyzwania stawiane przez zmiany klimatu. Wyniki projektu zostaną wykorzystane jako wkład do dokumentów planistycznych i programów naprawczych miast uczestniczących w projekcie.

10 PROJEKT PREPARED - GLIWICE Demonstracja w mieście Gliwice: Luty 2013 Styczeń 2014 Monitoring w czasie rzeczywistym i prognozowanie pracy sieci kanalizacyjnej Podobna demonstracja miała miejsce w miastach: Lyon, Oslo, Aarhus Istotą zadania PWiK i IETU jest ocena przydatności (weryfikacja) opracowanego w ramach projektu systemu służącego do: pomiaru w czasie rzeczywistym parametrów pracy sieci kanalizacyjnej, systemu prognozowania pracy kanalizacji.

11 PROJEKT PREPARED - GLIWICE

12 PROGNOZA METEOROLOGICZNA Weather Research and Forecasting Regionalny model meteorologiczny Przestrzenna i czasowa zmienność stanu atmosfery Badanie stanu atmosfery w przeszłości oraz prognozowanie pogody. Kod uruchamiany na różnych maszynach PC i klastry Trzy domeny zagnieżdżone: D01 50km (6h) D02 10km (3h) D03 2km (1h)

13 PROGNOZA METEOROLOGICZNA

14 PROGNOZA METEOROLOGICZNA System Prognoz Globalnych (GFS): rozdzielczość czasowa 3h, przestrzenna - 1 Lokalna korekta prognoz w oparciu o obserwacje radarowe (i satelitarne) Dane satelitarne MPE Polski system obserwacji radarowych Korekta w fazie testowej Wstępna obróbka danych modelu WRF (moduł WPS) (przetwarza wielkoskalowe dane przestrzenne i dane meteorologiczne) Dane statyczne (ukształtowanie i zagospodarowanie terenu, sieć hydrograficzna i zbiorniki wodne, rodzaje gleb) Moduł obliczeń w czasie rzeczywistym (REAL) (tworzy dane dla stanu początkowego i warunków brzegowych) Korekta w oparciu o raporty METAR (godzinowe obserwacje ze stacji lotniskowych Czech, Niemiec i Polski) Właściwe obliczenia modelu WRF Prognozy opadu na 35 godzin (rozdzielczość przestrzenna 3km, czasowa 1 godzina)

15 MONITORING SIECI W CZASIE RZECZYWISTYM Pomiary w czasie rzeczywistym rozpoczęły się 4 września 2013 roku. Sześć przepływomierzy zostało zainstalowanych przez pracowników firmy NIVUS (Eppingen, Niemcy) w studzienkach wybranych przez pracowników PWiK w Gliwicach. Pomiary były wykonywane w sposób ciągły aż do 3 grudnia 2013 mierzono przepływ, prędkość, poziom i temperaturę ścieków / wody deszczowej z częstotliwością 1-5 minut.

16 MODEL SIECI USEPA model SWMM 5 (Storm Water Management Model). Program ten umożliwia prowadzanie dynamicznych analiz ilościowych i jakościowych. W 2004 roku na rynku pojawiła się piąta wersja programu, wyposażona w przyjazny interfejs użytkownika.

17 Model sieci ogólnospławnej Model sieci działającej w czasie rzeczywistym

18 Blisko 5000 studzienek Blisko 5000 kanałów 5 zlewni

19 306 studzienek 298 kanałów 12 zlewni

20 Wersja testowa dane ze stacji Gliwice Mewy (WIOS), rok 2013, raportowanie od 5 września do końca listopada

21 DANE MINUTOWE MONITORING 15 MINUTOWE MODEL

22 M_01

23 M_04

24 WRF vs monitoring

25

26 Globalne dane meteorologiczne (Global Forecast System) Regional dane meteorologiczne (raporty METAR) Lokalne dane meteorologiczne (radary) Dane Real-time Korekcja Real-time Korekcja Real-time Prognoza opadu (model WRF model) Monitoring opadów (WIOS) Prognoza Dane archiwalne i rzeczywiste Model sieci ogólnospławnej (model SWMM) Dane wejściowe: - prognoza opadu - dane ilości scieków Kalibracja: - zmierzony przepływ - zmierzony poziom Wyniki: - przepływ, poziom, przelewy Centralna baza danych (SQL server / DHI DIMS.CORE) Raporty, mapy, tabele Pomiary on-line: - przepływ - poziom - prędkość - temperatura Monitoring Sieci o ogólnospławnej (6 przepływomierzy) Operator

27 WNIOSKI I POMYSŁY Prognozy WRF na tym etapie istotne dla określenia wystąpienia przepływów minimalnych Dane opadowe z punktów monitoringowych powinny być używane w czasie rzeczywistym dla korekty przepływów średnich i maksymalnych Narzędzia do wizualizacji i raportowania Narzędzia do tworzenia danych wejściowych Proste narzędzia alarmowe w przypadku przekroczenia określonych poziomów

28 Otwarte seminaria 2013 Dziękuję za uwagę dr Katarzyna Samborska