Wpływ rozkładu natężenia deszczu (Chicago i Eulera) przy jednakowych wskaźnikach

modelowego

Celem tego etapu analizy było określenie wpływu rozkładu natężenie deszczu (Chicago i Eulera) na relacje pomiędzy parametrami hietogramu a charakterystykami odpływu przy jednakowych wskaźnikach położenia piku i zmiennym czasie deszczu modelowego.

Na Rysunkach 4.14a i 4.15a przedstawiono maksymalne przepływy względnych α w zależności od czasu trwania deszczu td dla przykładowego kanału C dla c=10 lat i wartości wskaźników położenia piku odpowiednio r=0,3 i r=0,4. W przypadku r=0,3 (Rysunek 4.14a) obie przedstawione na rysunku krzywe mają bardzo zbliżony do siebie przebieg dla czasów trwania deszczu do 45 min. Dla t>45 min maksymalne napełnienia są nieznacznie wyższe dla hietogramu Eulera niż dla hietogramu opracowanego metodą Chicago. Dla r=0,4 (Rysunek 4.15a) obie krzywe mają zbliżony przebieg– punkty wyznaczające napełnienia względne dla większości czasów trwania deszczu nakładają się na siebie. Podobne tendencje zauważono w przypadku pozostałych kanałów, m.in. dla kanału B (Rysunki 4.16a i 4.17a).

Obliczone maksymalne przepływy względne α przekraczają wartość 1,0 w wyniku przyjęcia jako Q_o przepływu przy 100% napełnieniu względnym kanału obliczonym z formuły Chezy ze współczynnikiem Manninga.

Przebieg krzywych przestawionych na Rysunkach 4.14b, 4.15b i 4.16b i 4.17b, przedstawiających maksymalne napełnienia względne w zależności od czasu trwania deszczu t_d, jest bardzo podobny do opisanego wyżej przebiegu krzywych przedstawiających maksymalne przepływy względnych α w zależności od czasu trwania deszczu td

Wykorzystanie do modelowania odpływu ze zlewni eksperymentalnej hietogramu wzorcowego wyznaczonego metodą Chicago prowadzi do uzyskania nieznacznie wyższych maksymalnych przepływów (do 4%) i maksymalnych stopni wypełnienia kanałów (do 3 %) w porównaniu z wyżej wymienionymi wartościami uzyskanymi dla hietogramu Eulera, ale relacja ta zachodzi tylko dla czasów trwania deszczu krótszych od czasu przepływu przez sieć kanalizacyjną, wynoszącego około 45 minut dla c=10 lat do 50 minut dla c= 2 lata.

Dla czasów trwania deszczu dłuższych od czasu przepływu przez sieć wartości maksymalnych przepływów są wyższe po zastosowaniu do modelowania hietogramu wzorcowego Eulera niż dla hietogramu wzorcowego wyznaczonego metodą Chicago (do 7%), również wypełnienia względne są wówczas wyższe dla hietogramu Eulera II typu (do 5%).

Podobne relacje zachodziły dla wszystkich analizowanych częstości wystąpienia deszczu oraz wskaźników położenia piku hietogramu dla pozostałych analizowanych przekrojów kanałów.

a) b) jako funkcja czasu trwania deszczu td w zależności od rodzaju hietogramu; przekrój kontrolny B; r=0,3; c=5 lat

0,6

a) b)

Rys.4.17. Maksymalne przepływy względne α= Qmax /Q0 (a) i maksymalne napełnienia względne γmax (b) jako funkcja czasu trwania deszczu td w zależności od rodzaju hietogramu; przekrój kontrolny B; r=0,4; c=5lat

Zwiększenie częstości przewyższenia deszczu prowadzi do uzyskania nieznacznie większych wartości maksymalnych przepływów i maksymalnych stopni wypełnienia dla obu rozpatrywanych przekrojów kontrolnych (Rysunki 4.18÷4.21). Różnice te nie przekraczają 8% w obu przypadkach.

Dla kanału C położonego bliżej wylotu kolektora głównego zauważono niewiele większe wartości maksymalnych przepływów (do 11%) i maksymalnych stopni wypełnienia (do 7%) niż dla kanału B dla obu częstości przewyższenia deszczu oraz obu wartości

a) b)

Rys.4.18. Maksymalne przepływy względne α (a) i maksymalne napełnienia względne γmax (b) jako funkcja czasu trwania deszczu td w zależności od rodzaju hietogramu i wskaźnika położenia piku ; przekrój kontrolny B;

c=5lat

a) b)

Rys.4.19. Maksymalne przepływy względne α (a) i maksymalne napełnienia względne γmax (b) jako funkcja czasu trwania deszczu td w zależności od rodzaju hietogramu i wskaźnika położenia piku ; przekrój kontrolny B;

a) b)

Rys.4.20. Maksymalne przepływy względne α (a) i maksymalne napełnienia względne γmax (b) jako funkcja czasu trwania deszczu td w zależności od rodzaju hietogramu i wskaźnika położenia piku ; przekrój kontrolny C;

c=5 lat

a) b)

Rys.4.21. Maksymalne przepływy względne α (a) i maksymalne napełnienia względne γmax (b) jako funkcja czasu trwania deszczu td w zależności od rodzaju hietogramu i wskaźnika położenia piku ; przekrój kontrolny C;

c=10 lat

Na Rysunkach 4.22÷4.23 zestawiono przykładowe charakterystyki odpływu wyznaczone dla przekrojów kontrolnych B i C po obciążeniu zlewni hietogramem Eulera

opracowanym zgodnie z wytycznymi ATV-A 118 dla r=0,3 oraz hietogramem Chicago opracowanym zgodnie z metodą Chicago dla wskaźnika położenia piku r=0,4 wyznaczonego na podstawie danych pluwiograficznych pochodzących z trzech deszczomierzy zlokalizowanych w Poznaniu.

a) b)

Rys.4.22. Maksymalne przepływy względne α (a) i maksymalne napełnienia względne γmax (b) jako funkcja czasu trwania deszczu td w zależności od rodzaju hietogramu i wskaźnika położenia piku ; przekrój kontrolny B;

c=5lat

b) b)

Rys.4.23. Maksymalne przepływy względne α (a) i maksymalne napełnienia względne γmax (b) jako funkcja czasu trwania deszczu td w zależności od rodzaju hietogramu i wskaźnika położenia piku ; przekrój kontrolny C;

Dla czasów trwania deszczu td< 100 min dla przekroju kontrolnego B i c=5 lat oraz t_d< 110 min dla przekroju kontrolnego C i c=5 lat hietogram Chicago (opracowany dla r=0,4) powoduje uzyskanie wyższych wartości maksymalnych napełnień względnych (do 9%) niż hietogram Eulera (opracowany dla r=0,3) (Rysunki 4.22a i 4.23a). Dla czasów trwania deszczu t_d>100 min dla przekroju kontrolnego B i c=5 lat wartości maksymalnych napełnień względnych są niewiele wyższe (do 3%) po obciążeniu zlewni hietogramem Eulera (Rysunek 4.22a). Dla czasów trwania deszczu td> 110 min dla przekroju kontrolnego C i c=5 lat wartości maksymalnych napełnień względnych są nieznacznie wyższe (do 1%) po obciążeniu zlewni hietogramem Eulera lub takie same, jak po obciążeniu zlewni hietogramem Chicago.

Podobne tendencje zanotowano dla maksymalnych napełnień względnych (Rysunki 4.22b i 4.23b) oraz pozostałych przekrojów kontrolnych i częstości przewyższenia deszczu c.

Z analizy porównawczej zmian maksymalnego przepływu względnego i maksymalnego stopnia wypełnienia względnego wynika, że wpływ postaci hietogramu na odpływ ze zlewni miejskiej rośnie wraz ze spadkiem wskaźnika położenia piku r.

Zaobserwowane różnice pomiędzy hydrogramami odpływu dla wyższych wartości wskaźnika r (tj. r=0,3 i 0,4) są niewielkie, wobec czego wpływ postaci hietogramu na odpływ z eksperymentalnej zlewni dla tych wartości wskaźnika uznano za mało istotny z punktu widzenia modelowania odpływu ze zlewni.

Uzyskane większe wartości maksymalnych przepływów i napełnień względnych po obciążeniu zlewni hietogramem Chicago (opracowanym zgodnie z metodą Chicago dla wskaźnika położenia piku r=0,4 wyznaczonego na podstawie danych pluwiograficznych pochodzących z trzech deszczomierzy zlokalizowanych w Poznaniu) niż po obciążeniu zlewni hietogramem Eulera (opracowanym zgodnie z wytycznymi ATV-A 118 dla r=0,3) dla czasów trwania deszczu td<100÷110 min świadczą o tym, że wykorzystanie hietogramów Chicago do obliczeń symulacyjnych zlewni miejskich będzie zapewniało mniej korzystne warunki funkcjonowania sieci kanalizacyjnej a w konsekwencji zapewni większe bezpieczeństwo działania systemu odprowadzania wód opadowych. Z uwagi na niewielki wpływ postaci hietogramu (rozkładu natężenia deszczu), szczególnie dla wyższych wartości wskaźnika położenia piku, hietogramy Chicago można zastąpić przez hietogramy Eulera jednak dla zwiększonego wskaźnika położenia piku z r=0,3 do r=0,4.

4.4.2. Wpływ wskaźnika położenia piku w rozpatrywanych hietogramach