Analiza zmienności czasowej opadów atmosferycznych w Warszawie

Syntetyczne hietogramy opadów są często wykorzystywane w praktyce jako dane wejściowe do hydrodynamicznego modelowania miejskich systemów odwadniania. Deszcz modelowy Eulera (typ II) jest współcześnie często używanym przez inżynierów w Polsce hietogramem syntetycznym. Przyjęcie niemieckiego modelu wynika przede wszystkim z braku lokalnych badań dotyczących zmienności czasowej deszczów. W pracy przeprowadzono analizę czasowej zmienności opadów atmosferycznych w Warszawie. Szczególną uwagę poświęcono wypracowaniu właściwej i obiektywnej metodyki analizy zmienności czasowej hietogramów deszczów. Podstawą do badań były szeregi deszczów zarejestrowane przez 25 nowoczesnych deszczomierzy elektronicznych rozmieszczonych na terenie całego miasta. W szeregach tych zidentyfikowano łącznie 669 zdarzeń opadowych. Skoncentrowano się na zbiorze 423 najbardziej intensywnych deszczów o całkowitym czasie trwania nieprzekraczających 420 min, który został podzielony na 9 podzbiorów w zależności od całkowitego czasu trwania deszczów. Kształty znormalizowanych hietogramów porównywano za pomocą analizy skupień. Dendrogramy otrzymane z procedury aglomeracyjnej pokazały wyraźnie szeroki zakres zmienności czasowej deszczów, który nie może być właściwie opisany wzorcem deterministycznym pojedynczego hietogramu syntetycznego, a raczej powinien być opisany stochastycznie za pomocą generatorów deszczów losowych. W przypadku deszczów przekraczających 180 min kształty deszczu modelowego Eulera (typ II) wyraźnie odbiegały od hietogramów zarejestrowanych deszczów. Zaleca się przejście od modelowania miejskich systemów kanalizacyjnych bazującego tylko na deszczach modelowych do bardziej zaawansowanego modelowania probabilistycznego, bazującego na losowych generatorach opadów atmosferycznych.

Synthetic precipitation hyetographs are often used as input data for hydrodynamic modeling of urban drainage systems. Euler (type II) model rainfall is nowadays a common synthetic hyetograph used by engineers in Poland. Adoption of the German model results mostly from lack of local studies on rainfall temporal variability. Therefore, the aim of the study was to analyze temporal variability of atmospheric precipitation over Warsaw (Poland). Special attention was given to development of proper and objective methodology of precipitation hyetograph temporal variability analysis. The research was based on rainfall time series recorded by 25 modern electronic gauges deployed over the city area. A total of 669 precipitation events was identified. Studies were focused on the set of 423 most intense precipitation events of total duration time not exceeding 420 min, further divided into 9 subsets depending on precipitation total duration times. Shapes of normalized precipitation hyetographs were compared by means of cluster analysis. Dendrograms resulting from aggregation procedure displayed clearly wide range of precipitation temporal variability that cannot be adequately described by deterministic pattern of a single synthetic hyetograph. Rather, it should be only handled stochastically by means of random rainfall generators. For precipitation events exceeding 180 min, the Euler (type II) model rainfall shapes significantly deviated from the recorded precipitation hyetographs. In conclusion, it is strongly advised to shift from urban drainage modeling based on model rainfalls only to more advanced probabilistic modeling based on random rainfall generators.