ZNORMALIZOWANE ROZKŁADY WARSTWY OPADU W CZASIE TRWANIA DESZCZY NA OBSZARZE ZLEWNI DOŚWIADCZALNEJ W WARSZAWIE

WODA-ŚRODOWISKO-OBSZARY WIEJSKIE 2012 (VII IX): t. 12 z. 3 (39) WATER-ENVIRONMENT-RURAL AREAS ISSN 1642-8145 s. 27 38 pdf: www.itep.edu.pl/wydawnictwo Instytut Technologiczno-Przyrodniczy w Falentach, 2012 Wpłynęło 04.05.2012 r. Zrecenzowano 18.06.2012 r. Zaakceptowano 22.09.2012 r. A koncepcja B zestawienie danych C analizy statystyczne D interpretacja wyników E przygotowanie maszynopisu F przegląd literatury ZNORMALIZOWANE ROZKŁADY WARSTWY OPADU W CZASIE TRWANIA DESZCZY NA OBSZARZE ZLEWNI DOŚWIADCZALNEJ W WARSZAWIE Mariusz BARSZCZ ABCDEF Szkoła Główna Gospodarstwa Wiejskiego w Warszawie, Wydział Budownictwa i Inżynierii Środowiska, Zakład Inżynierii Rzecznej S t r e s z c z e n i e W artykule przedstawiono wyniki analizy opadów deszczu pomierzonych na obszarze zlewni doświadczalnej Potoku Służewieckiego, położonej w południowej części Warszawy. Celem pracy było wyznaczenie znormalizowanych rozkładów warstwy opadu w czasie jego trwania. Rozkłady te przedstawiają skumulowane wartości warstwy opadu w odniesieniu do skumulowanych czasów jego trwania, które przyjęto jako wartości wynoszące 0, 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90 i 100% czasu trwania deszczu. Do analizy wykorzystano 71 zdarzeń zarejestrowanych na trzech posterunkach opadowych (Okęcie, Usynów i Pyry). Warstwy opadu zarejestrowanych deszczy wynosiły od 1,0 do 81,5 mm, a czasy ich trwania od 20 do 1000 min. Na podstawie ustalonych rozkładów wszystkich analizowanych deszczy obliczono, z zastosowaniem mediany, syntetyczny znormalizowany rozkład warstwy opadu w czasie jego trwania. Rozkład ten może być wykorzystany w procedurze wyznaczania hydrogramów w badanej zlewni do obliczania rozkładu warstwy opadu w trakcie deszczu. Na podstawie przeprowadzonych analiz wykazano, że zróżnicowanie czasów trwania i warstw opadów rozpatrywanych deszczy nie miało wpływu na ich rozkłady. Syntetyczny znormalizowany rozkład, wyznaczony na analizowanym obszarze, porównano z rozkładami DVWK i SCS Typ II, opracowanymi odpowiednio na obszarze Niemiec i USA, i wykazano, że ich przebieg jest podobny. W przypadku braku rozkładu opracowanego lokalnie na obszarze kraju, w analizach projektowych może być stosowany ustalony syntetyczny znormalizowany rozkład warstwy opadu deszczu lub rozkłady DVWK i SCS Typ II. Słowa kluczowe: rozkład warstwy opadu deszczu, rozkłady DVWK i SCS Typ II Adres do korespondencji: dr inż. M. Barszcz, Szkoła Główna Gospodarstwa Wiejskiego w Warszawie, Wydział Budownictwa i Inżynierii Środowiska, Zakład Inżynierii Rzecznej, ul. Nowoursynowska 159, 02-776 Warszawa; tel. +48 22 593-52-84, e-mail: Mariusz_Barszcz@sggw.pl

28 Woda-Środowisko-Obszary Wiejskie t. 12 z. 3 (39) WSTĘP Coraz większe zurbanizowanie i wzrost wydajności deszczy powodują sukcesywne zwiększanie się wartości opadu efektywnego, a tym samym odpływu bezpośredniego. Istniejące systemy odwadniające w miastach stają się niewystarczające do odprowadzania odpływów wywołanych nawalnymi deszczami. Zwiększanie przepustowości istniejącej sieci kanalizacyjnej lub budowa nowych kanałów, odprowadzających wody deszczowe z obszarów przyłączanych do systemów odwadniających, powodują zwiększenie objętości odpływu do odbiornika i przepływów kulminacyjnych w samym odbiorniku (np. cieku). Innymi czynnikami, od których zależy wartość prognozowanych przepływów w zlewni są przyjęte do obliczeń charakterystyki deszczy, takie jak: prawdopodobieństwo wystąpienia i czas trwania, warstwa opadu (zależna od przyjętych dwóch poprzednich wielkości), średnia intensywność, zmienność obszarowa sumy opadu, jak również zmienność intensywności w czasie trwania deszczu. Zakres charakterystyk uwzględnianych w projektowych obliczeniach przepływów maksymalnych zależy w konkretnej sytuacji od przyjętego poziomu dokładności obliczeń lub rozpoznania danej charakterystyki w warunkach lokalnych. Brak pełnego rozpoznania wpływu niektórych charakterystyk deszczy na wartość prognozowanych przepływów wezbraniowych skutkuje tym, że nie są one uwzględniane w obliczeniach lub są uwzględniane w sposób uproszczony. Jedną z najmniej rozpoznanych charakterystyk deszczy jest rozkład ich intensywności w czasie trwania opadu, w szczególności w warunkach krajowych. Świadczą o tym nieliczne informacje w literaturze krajowej. Jak podaje IGNAR [1993], w Polsce, zagadnieniem zmian intensywności opadu w czasie zajmowali się GŁADYSZ [1987] i WIĘZIK [1988], którzy standaryzowali rozkład opadu. W innych publikacjach krajowych [BYCZKOWSKI 1996; CIEPIELOWSKI, DĄBKOW- SKI 2006] są zazwyczaj podawane rozkłady intensywności deszczy DVWK [1984] lub SCS [USDA-SCS 1972], opracowane na obszarach Niemiec i USA. W wielu przypadkach do obliczeń projektowych obiektów zlokalizowanych na obszarze kraju stosuje się stały rozkład intensywności deszczu w czasie (schemat blokowy). Jest to dużym uproszczeniem, mogącym prowadzić do istotnych błędów w wynikach obliczeń [IGNAR 1993]. Standardowe obliczenia przepływów wezbraniowych prowadzi się zakładając jeden z ogólnie przyjętych typów rozkładów w czasie intensywności deszczu, który je wywołuje: intensywność stała, intensywność maksymalna na początku, w środku lub na końcu zdarzenia. W celu zwiększenia precyzji i wiarygodności obliczeń należy przyjmować rozkład określony w warunkach lokalnych. W niniejszym artykule przedstawiono wyniki analizy przeprowadzonej w celu ustalenia znormalizowanego rozkładu warstwy opadu w czasie trwania deszczy pomierzonych w badanej zlewni Potoku Służewieckiego. Wyznaczono rozkład skumulowanych wartości warstwy opadu w odniesieniu do skumulowanych cza-

M. Barszcz: Znormalizowane rozkłady warstwy opadu w czasie trwania deszczy 29 sów trwania deszczu, które przyjęto jako wartości wynoszące 0, 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90 i 100% czasu opadu. W analizie uwzględniono 71 zdarzeń, zarejestrowanych na trzech posterunkach opadowych. Wyznaczony na podstawie wszystkich analizowanych deszczy, syntetyczny znormalizowany rozkład porównano z rozkładami DVWK (niem. Deutscher Verband für Wasserwirtschaft und Kulturbau) i SCS (ang. Soil Conservation Service). Celem przeprowadzonych analiz było również uzyskanie informacji o wpływie zróżnicowania czasu trwania i sumarycznej warstwy opadu rozpatrywanych deszczy na rozkład skumulowanej warstwy opadu w czasie ich trwania. METODY BADAŃ OPIS OBSZARU BADAWCZEGO Analiza dotyczyła danych ze stacji opadowych na obszarze zlewni Potoku Służewieckiego, położonej w południowej części Warszawy (obejmującej fragmenty lub całość dzielnic: Okęcie, Wola, Mokotów, Kabaty, Ursynów i Wilanów). Uwzględnione w analizie deszcze pomierzono na trzech posterunkach opadowych: Okęcie, Ursynów i Pyry (rys. 1) za pomocą elektronicznych deszczomierzy korytkowych, rejestrujących wysokości warstwy opadu w przyjętych 10-minutowych Wisła Vistula River Jez. Wilanowskie Wilanów Lake Potok Służewiecki Służewiecki Creek 1 2 Granica zlewni Catchment boundary Posterunki opadowe Rainfall gages: 1 Okęcie 2 Ursynów 3 Pyry Potok Służewiecki Służewiecki Creek: Kanał otwarty Open channel Kanał zamknięty Covered channel 3 Rys. 1. Lokalizacja posterunków opadowych w zlewni Potoku Służewieckiego (mapa źródłowa: GUGiK) Fig. 1. Location of rainfall gauges in the Potok Służewiecki catchment basin (source map: GUGiK)

30 Woda-Środowisko-Obszary Wiejskie t. 12 z. 3 (39) przedziałach czasu. Dwa posterunki opadowe, tj. Ursynów (wschodnia część zlewni) oraz Pyry (południowa część zlewni), zainstalowano w ramach projektu badawczego COST/210/2006. W analizie uwzględniono również dane z deszczomierza kontrolowanego przez IMGW Okęcie, położonego na obszarze portu lotniczego. METODYKA ANALIZ W obliczeniach inżynierskich zazwyczaj uwzględnia się deszcze o dużej wydajności i natężeniu, natomiast deszcze występujące w rzeczywistości są dużo bardziej zróżnicowane. W celu uwzględnienia w analizach rzeczywistego zróżnicowania deszczy, do obliczeń wybrano 71 zdarzeń o zróżnicowanych charakterystykach (tab. 1). Tabela 1. Charakterystyki analizowanych deszczy Table 1. Characteristics of analysed rainfalls Lp. No. Data wystąpienia zdarzenia Date of the event Warstwa opadu P c Rainfall depth P c mm Czas trwania deszczu t c Rainfall duration t c min Intensywność opadu średnia I Mean rainfall intensity I mm h 1 O U P O U P O U P 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1 12.07.2006 11,8 20,8 40 130 17,7 9,6 2 06.08.2006 55,6 670 5,0 3 20.09.2006 11,2 16,2 50 80 13,4 12,2 4 01.10.2006 14,8 7,0 50 30 17,8 14,0 5 04.10.2006 3,6 6,2 70 140 3,1 2,7 6 11.05.2007 2,6 3,4 2,7 30 30 30 5,2 6,8 5,4 7 15.05.2007 12,2 25,5 20,9 910 970 1 000 0,8 1,6 1,3 8 16.05.2007 17,9 230 4,7 9 25.05.2007 3,6 30 7,2 10 02.06.2007 5,4 7,4 5,6 220 280 210 1,5 1,6 1,6 11 04.06.2007 2,4 1,1 3,2 90 80 250 1,6 0,8 0,8 12 06.06.2007 9,2 20 27,6 13 9.06.2007a 28,6 8,1 70 70 24,5 6,9 14 9.06.2007b 6,2 50 7,4 15 10.06.2007 11,0 7,1 40 50 16,5 8,5 16 13.06.2007 16,4 1,3 4,1 50 30 220 19,7 2,6 1,1 17 19.06.2007 14,0 5,8 11,9 110 120 300 7,6 2,9 2,4 18 21.06.2007 9,8 12,4 3,6 230 330 200 2,6 2,3 1,1 19 02.07.2007 8,6 11,0 90 100 5,7 6,6 20 04.07.2007 2,0 5,6 40 60 3,0 5,6 21 20.07.2007 5,6 3,9 30 30 11,2 7,8

M. Barszcz: Znormalizowane rozkłady warstwy opadu w czasie trwania deszczy 31 cd. tab. 1 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 22 22.07.2007 9,4 14,5 30 40 18,8 21,8 23 25.07.2007 2,8 5,1 30 40 5,6 7,7 24 27.07.2007 11,2 5,7 50 40 13,4 8,6 25 10.08.2007 5,4 7,0 30 60 10,8 7,0 26 12.08.2007 20,6 100 12,4 27 05.09.2007 14,6 18,6 630 720 1,4 1,6 28 18.09.2007 5,4 8,6 120 190 2,7 2,7 29 28.09.2007 2,6 10,1 40 30 3,9 20,2 30 11.07.2008 3,2 8,1 20 20 9,6 24,3 31 25.07.2008 1,0 4,2 50 40 1,2 6,3 32 02.08.2008 8,8 11,0 60 70 8,8 9,4 33 09.08.2008 6,8 4,0 60 30 6,8 8,0 34 15.08.2008 24,2 81,5 180 290 8,1 16,9 35 16.08.2008 5,2 27,4 30 70 10,4 23,5 Minimum Min 1,0 1,1 2,7 20 20 30 0,8 0,8 0,8 Maksimum Max 55,6 81,5 20,9 910 970 1 000 27,6 24,3 5,4 Średnia Average 10,6 12,0 7,4 129 144 316 9,3 8,5 1,9 Odch. stand. SD 10,4 14,5 6,7 205 208 313 7,1 6,6 1,6 Źródło: dane z posterunków opadowych: O Okęcie, U Ursynów, P Pyry. Explanations: data of rainfall gauges: O Okęcie, U Ursynów, P Pyry. Jednym ze sposobów opisu rozkładu warstwy opadu deszczu w czasie jest znormalizowana (standaryzowana) krzywa rozkładu, przedstawiona za pomocą bezwymiarowej krzywej sumowej deszczu. Przykładami takiego opisu są krzywe opracowane przez SCS [USDA-SCS 1972]. Do analizy rozkładów deszczy pomierzonych na rozpatrywanych posterunkach wykorzystano krzywe sumowe, ale zamiast wartości bezwymiarowych zastosowano wartości procentowe. Poglądowy przykład znormalizowanego rozkładu warstwy opadu w czasie trwania deszczu (krzywej sumowej w postaci procentowej) przedstawiono na tle linii reprezentującej deszcz o stałej intensywności (rys. 2). Rozkłady warstwy opadu każdego z analizowanych deszczy wyznaczono według opracowanej metodyki. Rozpoczynano od sumowania czasów trwania t (min) i warstwy opadu P i (mm) od początku zdarzenia. Wartości obliczone w kolejnych przedziałach czasu (wynoszących 10 min) dzielono przez całkowity czas trwania deszczu t c i sumę deszczu P c, otrzymując w ten sposób bezwymiarowe sumowane (skumulowane) czasy t/t c i warstwy opadu P i /P c. Bezwymiarowe wartości zamieniano później na wartości procentowe. Ostatnim etapem obliczeń było określenie skumulowanych warstw opadu w czasie trwania deszczu P i /P c (%) w odniesieniu do skumulowanych czasów w trakcie jego trwania t/t c (%), które przyjęto jako wartości wynoszące 0, 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90 i 100% czasu trwania zdarzenia.

32 Woda-Środowisko-Obszary Wiejskie t. 12 z. 3 (39) P i /P c, % 100 A 50 B 0 0 50 100 t/t c, % Rys. 2. Poglądowe znormalizowane rozkłady warstwy opadu deszczu o intensywności zmiennej w czasie (krzywa A) oraz stałej (B); P i /P c skumulowana warstwa opadu, t/t c skumulowany czas trwania deszczu; źródło: opracowanie własne Fig. 2. Illustrative normalized rainfall depth distributions with variable rainfall intensity (cumulative curve A) and constant rainfall intensity (B); P i /P c cumulative rainfall depths, t/t c cumulative rainfall duration; source: own elaboration Zgodnie z przedstawioną procedurą obliczono rozkłady warstwy opadu wszystkich analizowanych deszczy. Na ich podstawie wyznaczono znormalizowane rozkłady zdarzeń pomierzonych na poszczególnych posterunkach opadowych, a następnie syntetyczny znormalizowany rozkład wszystkich zdarzeń uwzględnionych w analizie. W obu przypadkach rozkłady obliczono jako wartości mediany. CHARAKTERYSTYKI ANALIZOWANYCH DESZCZY Do analizy rozkładów warstwy opadu w czasie trwania deszczy wybrano 71 zdarzeń pomierzonych na obszarze zlewni doświadczalnej w okresie 2006 2008 r., których warstwa opadu była większa niż 1,0 mm (tab. 1). Liczba deszczy objętych analizą na poszczególnych posterunkach opadowych była zróżnicowana i wynosiła: Okęcie 33, Ursynów 31, Pyry 7. Warstwa opadu, czas trwania i średnia intensywność uwzględnionych w analizie deszczy były bardzo zróżnicowane. Warstwy opadu wynosiły od 1,0 do 55,6 mm (średnio 10,6 mm) na Okęciu, od 1,1 do 81,5 mm (średnio 12,0 mm) na Ursynowie oraz od 2,7 do 20,9 mm (średnio 7,4 mm) w Pyrach. Warstwa opadu w dniu 15.08.2008 r. na posterunku Ursynów, wynosząca 81,5 mm, była większa od maksymalnej sumy opadu o prawdopodobieństwie przewyższenia p = 1% (66,0 mm),

M. Barszcz: Znormalizowane rozkłady warstwy opadu w czasie trwania deszczy 33 obliczonej ze wzoru BOGDANOWICZA i STACHÝ EGO [1997] dla czasu trwania deszczu t c = 290 min. Czas trwania analizowanych deszczy wynosił od 20 do 1000 min. Najliczniejszą grupę stanowiły zdarzenia o czasie trwania mniejszym niż 60 min 60,6 i 48,4% zdarzeń zarejestrowanych odpowiednio na posterunkach opadowych Okęcie i Ursynów. Średnia intensywność analizowanych deszczy wynosiła od 0,8 do 27,6 mm h 1. Według klasyfikacji zaproponowanej przez SUMNERA [1998] rozpatrywane deszcze, ze względu na natężenie, należały do kategorii od deszczy umiarkowanych do silnych ulew. WYNIKI I DYSKUSJA Wyznaczone rozkłady warstwy opadu 8 wybranych deszczy, zarejestrowanych na posterunkach opadowych, zilustrowano na rysunku 3. Z wizualnej oceny i analizy statystycznej rozkładów warstwy opadu, przedstawionych w postaci krzywych sumowych, wynika, że czas trwania deszczy i całkowita warstwa ich opadu nie miały wpływu na te rozkłady. Największa wartość współczynnika determinacji zależności między wymienionymi charakterystykami wszystkich zarejestrowanych deszczy i poszczególnymi wartościami rozkładu warstwy ich opadu wynosiła zaledwie R 2 = 0,1. 100 Skumulowane warstwy opadu P i /P c (%) Cumulative rainfall depths 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 Skumulow ane czasy Cumulative times t/t c (%) 02.06.2007 p. Pyry 04.07.2007 p. Okęcie 04.07.2007 p. Ursynów 27.07.2007 p. Ursynów 09.08.2008 p. Okęcie 11.05.2007 p. Ursynów 16.08.2008 p. Ursynów 20.09.2006 p. Ursynów Liniow y roz. Linear d. Rys. 3. Przykładowe znormalizowane rozkłady warstwy opadu wybranych deszczy zarejestrowanych w zlewni badawczej; źródło: opracowanie własne na podstawie danych z posterunków opadowych Ursynów, Okęcie, Pyry Fig. 3. Exemplary normalized rainfall depths distributions for selected rainfalls recorded in the catchment area; source: own elaboration according to data of rainfall gauges Ursynów, Okęcie, Pyry

34 Woda-Środowisko-Obszary Wiejskie t. 12 z. 3 (39) Po wyznaczeniu rozkładów warstwy opadu wszystkich deszczy, zestawiono je w trzech grupach, odpowiadających posterunkom opadowym Okęcie, Ursynów i Pyry. Dla wyodrębnionych grup zdarzeń obliczono wartości mediany warstwy opadu deszczu P i /P c w przyjętych skumulowanych czasach t/t c (%), które potraktowano jako znormalizowane rozkłady dla każdego posterunku opadowego (rys. 4). W wyniku porównania tych rozkładów ustalono, że maksymalna różnica wartości P i /P c między wszystkimi posterunkami wynosiła 7,9%, a między posterunkami Okęcie i Ursynów była jeszcze mniejsza (3,9%). 100 90 Skumulowane warstwy opadu P i /P c (%) Cumulative rainfall depths 80 70 60 50 40 30 Znormalizow any roz. Normalized d. - Okęcie 20 Znormalizow any roz. Normalized d. - Ursynów Znormalizow any roz. Normalized d. - Pyry 10 Liniow y rozkład Linear distribution 0 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 Skumulow ane czasy Cumulative times t/t c (%) Rys. 4. Znormalizowane rozkłady warstwy opadu deszczy pomierzonych na posterunkach opadowych Okęcie, Ursynów i Pyry; źródło: opracowanie własne na podstawie danych z posterunków opadowych Fig. 4. Normalized rainfall depths distributions for rainfalls measured at the rainfall gauges of Okęcie, Ursynów and Pyry; source: own elaboration according to data of rainfall gauges Z uwagi na dużą zbieżność znormalizowanych rozkładów warstwy opadu w czasie na trzech posterunkach opadowych, uznano za uzasadnione ustalenie, na ich podstawie, jednego rozkładu, nazwanego syntetycznym znormalizowanym rozkładem warstwy opadu w czasie trwania deszczu. Stanowi on uproszczony opis deszczy rzeczywistych. Wartości syntetycznego rozkładu obliczono jako medianę skumulowanych wartości warstwy opadu w czasie trwania 71 analizowanych deszczy (tab. 2, rys. 5). Wyznaczony rozkład był przedmiotem dalszego opisu statystycznego w oparciu o wybrane miary. Do konstrukcji obszaru zmienności warstwy opadu P i /P c we wszystkich rozkładach wykorzystano kwantyle dolny i górny (tab. 2, rys. 5). Analizę przeprowadzono z użyciem programu Statistica. Ustalony syntetyczny znormalizowany rozkład warstwy opadu na analizowanym obszarze porównano (rys. 6) z rozkładami DVWK (rozkład z maksymalnym natężeniem w środku) i SCS Typ II (rozkład obejmujący przeważającą część kra-

M. Barszcz: Znormalizowane rozkłady warstwy opadu w czasie trwania deszczy 35 Tabela 2. Charakterystyki syntetycznego znormalizowanego rozkładu warstwy opadu w czasie trwania deszczu dla badanego obszaru Table 2. Characteristics of the synthetic normalized rainfall depth distribution for the study area Skumulowane czasy t/t c, % Cumulative times t/t c, % Warstwy opadu P i /P c, % Rainfall depths P i /P c, % Kwantyl dolny, % Lower quantile, % Kwantyl górny, % Upper quantile, % 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 0 8,4 18,2 31,5 43,6 60,9 76,7 87,9 92,7 96,9 100 0 2,3 7,4 17,8 33,8 50,8 66,2 76,5 85,0 92,5 100 0 12,6 26,2 41,0 60,0 75,5 86,4 93,1 96,7 98,7 100 Źródło: opracowanie własne na podstawie danych z posterunków opadowych Ursynów, Okęcie, Pyry. Source: own elaboration according to data of rainfall gauges Ursynów, Okęcie, Pyry. 100 90 Skumulowane warstwy opadu P i /P c (%) Cumulative rainfall depths 80 70 60 50 40 30 Syntetyczny rozkład Synthetic distrib. 20 Kwantyl górny Upper quantile 10 Kwantyl dolny Lower quantile Liniow y rozkład Linear distribution 0 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 Skumulow ane czasy Cumulative times t/t c (%) Rys. 5. Syntetyczny znormalizowany rozkład warstwy opadu deszczu na badanym obszarze; źródło: opracowanie własne na podstawie danych z posterunków opadowych Ursynów, Okęcie, Pyry Fig. 5. Synthetic normalized rainfall depths distribution for the study area; source: own elaboration according to data of rainfall gauges Ursynów, Okęcie, Pyry ju), opracowanymi odpowiednio na obszarach Niemiec i USA. Podawane w literaturze wartości bezwymiarowe rozkładu SCS przeliczono na procentowe. Wizualne porównanie wykazało podobieństwo rozkładu ustalonego na analizowanym obszarze w Warszawie z rozkładami DVWK i SCS, pomimo tego, że opracowano je dla innych warunków i założeń (obszary o zróżnicowanych charakterystykach fizyczno-geograficznych i meteorologicznych, wielkościach i charakterach użytkowania; zdarzenia różniące się zakresami czasów trwania i wysokości warstwy deszczy). Krzywe rozkładów DVWK i SCS miały bardzo zbliżony przebieg. Wynika z tego, że w przypadku braku lokalnego rozkładu, opracowanego

36 Woda-Środowisko-Obszary Wiejskie t. 12 z. 3 (39) 100 90 Skumulowane warstwy opadu P i /P c (%) Cumulative rainfall depths 80 70 60 50 40 30 Syntetyczny rozkład Synthetic distrib. 20 DVWK SCS Typ II 10 Liniow y rozkład Linear distribution 0 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 Skumulow ane czasy Cumulative times t/t c (%) Rys. 6. Porównanie syntetycznego znormalizowanego rozkładu warstwy opadu deszczu na badanym obszarze z powszechnie stosowanymi rozkładami; źródło: opracowanie własne na podstawie danych z posterunków opadowych Ursynów, Okęcie, Pyry oraz DVWK [1984] i USDA-SCS [1972] Fig. 6. Comparison of synthetic normalized rainfall depths distribution for the study area with commonly used rainfall distributions; source: own elaboration according to data of rainfall gauges Ursynów, Okęcie, Pyry and DVWK[1984], USDA-SCS [1972] w innych obszarach kraju, w analizach projektowych może być stosowany jeden z rozkładów przedstawionych w niniejszej pracy. PODSUMOWANIE I WNIOSKI Zasadniczym celem pracy było wyznaczenie syntetycznego znormalizowanego rozkładu warstwy opadu w czasie trwania deszczu na podstawie pomiarów na trzech posterunkach opadowych (Okęcie, Ursynów i Pyry), zlokalizowanych na obszarze zlewni Potoku Służewieckiego w Warszawie. Do analizy wykorzystano 71 deszczy. Ustalony syntetyczny znormalizowany rozkład na analizowanym obszarze porównano z rozkładami DVWK i SCS Typ II, opracowanymi odpowiednio na obszarach Niemiec i USA. Analizowano również wpływ zróżnicowania czasów trwania (20 1000 min) i wydajności deszczy (1,0 81,5 mm) na przebieg rozkładów warstwy opadu. Przeprowadzone analizy umożliwiają sformułowanie następujących wniosków. 1. Czasy trwania i warstwy opadu analizowanych deszczy nie miały wpływu na rozkłady warstwy opadu w czasie jego trwania. 2. Maksymalna różnica wartości P i /P c (stosunek skumulowanej warstwy opadu do sumarycznej) między trzema znormalizowanymi rozkładami, ustalonymi na podstawie deszczy zarejestrowanych na poszczególnych posterunkach opadowych, wynosiła 7,9%.

M. Barszcz: Znormalizowane rozkłady warstwy opadu w czasie trwania deszczy 37 3. Syntetyczny znormalizowany rozkład warstwy opadu deszczu, wyznaczony na podstawie wszystkich analizowanych zdarzeń, może być stosowany do prognozowania hydrogramów w badanej zlewni. 4. Ustalony syntetyczny znormalizowany rozkład był zbliżony do podobnych rozkładów DVWK i SCS Typ II. 5. W przypadku braku rozkładu opracowanego lokalnie na obszarze kraju, w analizach projektowych może być stosowany ustalony syntetyczny znormalizowany rozkład lub rozkłady DVWK i SCS Typ II. LITERATURA BOGDANOWICZ E., STACHÝ J. 1997. Maksymalne opady deszczu w Polsce. Charakterystyki projektowe. Materiały badawcze IMGW. Ser. Hydrologia i Oceanologia. Nr 23. ISSN 0239-6297 ss. 85. BYCZKOWSKI A. 1996. Hydrologia. Wyd. 1. T. II. Warszawa. Wydaw. SGGW. ISBN 83-00-02925-7 ss. 333. CIEPIELOWSKI A., DĄBKOWSKI Sz. L. 2006. Metody obliczeń przepływów maksymalnych w małych zlewniach rzecznych (z przykładami). Wyd. 1. Bydgoszcz. Wydaw. Projprzem-EKO. ISBN 978-83-922194-1-5 ss. 311. DVWK 1984. Arbeitsanleitung zur Anwendung Niederschlag-Abfluss-Modellen in kleinen Einzugsgebieten. Regeln 113. T. 2. Synthese. Hamburg. Verlag Paul Parey. GŁADYSZ B. 1987. Wykorzystanie rozkładu statystycznego do aproksymacji czasowego przebiegu intensywności opadu. W: Ekstremalne zjawiska hydrologiczno-meteorologiczne i możliwości ich prognozowania. Kraków. IMGW. IGNAR S. 1993. Metodyka obliczania przepływów wezbraniowych w zlewniach nieobserwowanych. Rozprawy Naukowe i Monografie. Warszawa. Wydaw. SGGW. ISBN 83-00-02783-1 ss. 55. SUMNER G. 1988. Precipitation. Process and analysis. New York. John Wiley and Sons ss. 455. USDA-SCS 1972. National engineering handbook. Sec. 4. Hydrology. Washington D.C. WIĘZIK B. 1988. Prognostyczny model odpływu ze zlewni. Monografia 67. Kraków. Wydaw. PK ss. 94. Mariusz BARSZCZ NORMALIZED RAINFALL DEPTH DISTRIBUTIONS DURING RAINFALLS IN THE AREA OF EXPERIMENTAL CATCHMENT IN WARSAW Key words: DVWK and SCS Type II rainfall distributions, rainfall depth distribution S u m m a r y The paper presents results of the analysis of rainfalls measured in the area of experimental catchment of the Potok Służewiecki, located in the southern part of Warsaw. The aim of this study was to calculate the normalized rainfall depth distributions during rainfalls. These rainfall distributions represent cumulative values of rainfall depth corresponding to cumulative times, which were assumed as 0, 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90 and 100% of rainfall duration. Seventy one events measured at three rainfall gauges (Okęcie, Ursynów and Pyry) were used in the analysis. The measured rainfalls were characterised by rainfall depths ranging from 1.0 to 81.5 mm, and rainfall dura-

38 Woda-Środowisko-Obszary Wiejskie t. 12 z. 3 (39) tions from 20 to 1000 min. Normalized rainfall depth distributions were calculated for events recorded at the three rainfall gauges. Based on the established rainfall distributions for all analyzed rainfalls a synthetic normalized rainfall depth distribution was calculated using the median. The established distribution can be used in the procedure of calculating hydrographs in the studied catchment. The analyses showed also that different rainfall durations and rainfall depths of analyzed rainfalls did not affect rainfall distribution. The synthetic normalized rainfall distribution calculated for the analysed area was compared with rainfall distributions of DVWK and SCS Type II developed for areas of Germany and the USA, respectively. Graphical comparison of the three rainfall distributions showed a similar course (shape). In the absence of locally developed rainfall distribution in the country, the established synthetic normalized rainfall distribution or the DVWK and the SCS Type II rainfall distributions can be used in design analyses. Do cytowania For citation: Barszcz M. 2012. Znormalizowane rozkłady warstwy opadu w czasie trwania deszczy na obszarze zlewni doświadczalnej w Warszawie. Woda-Środowisko-Obszary Wiejskie. T. 12. Z. 3 (39) s. 27 38.