Postęp prac nad projektem: 24 Listopada 2021 – 21 Lutego 2022

1) Przeprowadzono obliczenia wartości całkowitej wewnętrznej sumy kwadratów (ang. total within sum of squares – wws) oraz indeksów Calińskiego i Harabasza (CHIndex). Na tej podstawie sporządzono wykresy zależności wartości wws i CHIndex od liczby skupień k dla każdej ze 100 stacji analizowanych stacji;

 

2) Uzyskane wykresy zmienności wartości wws i CHIndex przeanalizowano pod katem ustalenia optymalnej liczby skupień k. Dla zidentyfikowanych liczb skupień k przeprowadzono operację grupowaniu metodą k-średnich znormalizowanych hietogramów dla 100 zbiorów danych z poszczególnych deszczomierzy, z zastosowaniem metody bootstrap;

 

3) Przeanalizowano wyniki grupowania hietogramów metodą k-średnich dla poszczególnych stacji. Powtórzono obliczenia dla zredukowanej liczby skupień k w przypadku stacji, dla których nie udało się pierwotnie spełnić wymogu kryterium bootmean większego, bądź równego 0,6.

 

4) Ostatecznie dla każdej ze 100 stacji określono zbiór indywidualny hietogramów wzorcowych.

WEBINARIUM OTT ecoLog 1000 – proste i efektywne urządzenie all-in-one do monitorowania stanu wody.

OTT ecoLog 1000 wraz z aplikacją mobilną RainBrain to samodzielny, komórkowy rejestrator poziomu wody gruntowej do pomiaru wysokości i temperatury wody. Zapewnia niezawodny czas pracy systemu i dokładne dane. Jest doskonałym narzędziem do stworzenia podstawowego systemu pomiarowego, który pozwoli na rejestrację stanów wody w rzekach, potokach, zbiornikach retencyjnych na terenach miast i gmin.

 

Co wyróżnia OTT ecoLog 1000:

 

 

 

Prowadzenie: Karol Mikołajewski – z firmą RetencjaPL związany od samego początku – jest odpowiedzialny za projekty hydrologiczno-meteorologiczne i wdrożenia aplikacji RainBrain.

Zintegrowany w OTT ecolog 1000 modem GPRS/4G pozwala na transmisję danych z wykorzystaniem dowolnego operatora telefonii komórkowej. Dzięki zasilaniu bateryjnemu jest to system łatwy i tani w montażu, który można użytkować praktycznie w każdych warunkach.

 

Skonfiguruj i monitoruj dane zdalnie za pomocą zintegrowanej dwukierunkowej komunikacji mobilnej, aby uniknąć niepotrzebnych, kosztownych podróży do miejsca pomiaru i wysyłaj zaszyfrowane dane z automatycznymi ponawianiami, jeśli transmisja nie powiodła się.

 

Urządzenie OTT ecoLog 1000 wraz z aplikacją RainBrain to połączenie, które pozwolić na realizację zadań związanych z monitoringiem sytuacji hydrologicznej oraz alarmowaniu o przekroczonych stanach charakterystycznych. Jest doskonałym narzędziem do stworzenia podstawowego systemu pomiarowego, który pozwoli na pomiar i rejestrację stanów wody w rzekach, potokach, zbiornikach retencyjnych na terenie miasta. Dzięki zasilaniu bateryjnemu jest to system łatwy i tani w montażu, który można użytkować praktycznie w każdych warunkach.

 

Webinar poprowadzilł:

Karol Mikołajewski – z firmą RetencjaPL związany od samego początku – jest odpowiedzialny za projekty hydrologiczno-meteorologiczne i wdrożenia aplikacji RainBrain.

 

WEBINARIUM Poznaj nasze praktyczne doświadczenie w wykorzystaniu danych PANDa.

Jeśli szukasz odpowiedzi:

  • Dlaczego 131 l/s na 1ha nie jest prawidłowym natężeniem deszczu w całej Polsce?
  • Dlaczego natężenie deszczu 15-minutowego jest niewystarczające?
  • Skąd wzięły się prawdopodobieństwa projektowe 10%, 20%, 50%?
  • Na jakie prawdopodobieństwa i częstości należy projektować systemy odwodnienia?
  • Dlaczego lepiej i bezpieczniej skorzystać z Atlasu niż ze wzoru Błaszczyka lub formuły Bogdanowicz-Stachý’ego?

 

Na powyższe pytania podczas webinaru odpowie nasz ekspert Tomasz Glixelli, absolwent Politechniki Krakowskiej, Wydziału Inżynierii Środowiska, w specjalności zaopatrzenie w wodę i unieszkodliwianie ścieków i odpadów, obecnie kieruje zespołem projektowym inżynierii wodnej i sanitarnej w firmie RETENCJAPL.

 

Ponadto trakcie webinaru:

  • Usłyszysz genezę, historię i najważniejsze korzyści Polskiego Atlasu Natężeń Deszczów (PANDa)
  • Zobaczysz jak szybko i adekwatnie do potrzeb pobrać dane w aplikacji PANDa i co otrzymujesz wraz z certyfikatem

 

 

Webinar poprowadzilł:

Tomasz Glixelli– w firmie RetencjaPL kieruje zespołem projektowym inżynierii wodnej i sanitarnej. Jest odpowiedzialny za opracowywanie różnej skali projektów technicznych, dotyczących zarządzania wodami opadowymi, analiz zagrożenia podtopieniami i powodziami w miastach z oceną skutków zmian klimatu, oraz programów inwestycyjnych ochrony przed powodzią.

 

Postęp prac nad projektem: 1 Sierpnia – 22 Listopada 2021

W okresie pomiędzy 1 sierpnia a 22 listopada 2021 roku zrealizowane zostały następujące zadania:

 

1) Opracowano kompleksową metodykę wydzielania hietogramów wzorcowych z wykorzystaniem analizy skupień. Metodykę tę pozytywnie przetestowano i zweryfikowano na poligonie dużego miast wojewódzkiego;

 

2) Wydzielono deszcze nawalne z szeregów opadowych ze 100 stacji meteorologicznych w Polsce (dla 30 lat z każdej stacji – dla łącznie 3000 stacjo-lat). Stosując standardowe kryteria dla deszczów nawalnych w hydrologii miejskiej, wydzielono łącznie 31624 zdarzeń opadowych. Wydzielone opady poddano normalizacji;

 

3) Celem wstępnego rozpoznania struktury zbiorów opadów nawalnych pod kątem podobieństwa ich hietogramów zastosowano hierarchiczną metodę aglomeracji. W efekcie dla całego zbioru analizowanych deszczomierzy opracowano 100 dendrogramów, które przeanalizowano pod kątem planowanego na dalszym etapie ich rozdziału na k skupień z użyciem grupowania metodą k-średnich (ang. K-means clustering).

Etap I – badania przemysłowe

W chwili obecnej realizowany jest etap I, którego celem jest opracowanie lokalnych hietogramów wzorcowych, pozwalających na wiarygodne zasilanie symulacji hydrodynamicznych celem weryfikacji poprawności projektów systemów odwodnienia. Etap ten należy do kategorii prac badawczo-rozwojowych i z założenia będzie trwał 8 miesięcy.

Badania przemysłowe tego etapu będą prowadzone z użyciem nowoczesnych metod data mining, z użyciem analizy skupień. Posiadane know-how pozwala założyć osiągniecie obiektywizacji wydzielania hietogramów poprzez analizę wartości indeksu Calińskiego i Harabasza. Etap 1 kończyć będzie weryfikacja hipotezy zakładającej regionalizację lokalnych hietogramów wzorcowych.

Postęp realizacji prac – Sierpień 2018

Pomimo okresu urlopowego starano się nie spowalniać tempa realizacji projektu. Kontynuowano analizę semiwariogramów empirycznych maksimów wysokości opadów fazowych dla różnych czasów trwania i prowadzono pierwsze próby generowania map maksymalnych opadów miarodajnych dla Polski z użyciem metod geostatystycznych (np. zwyczajnego krigingu). We współpracy z zespołem informatycznym prowadzono także testy opracowanego już kalkulatora niezbędnej objętości zbiorników retencyjnych wód opadowych, bazującego na modelach probabilistycznych opadów miarodajnych PANDa.

 

Miesiąc sierpień był także okresem intensywnych prac związanych z przygotowaniem promocji i wdrożenia projektu PANDa. Dnia 3 i 29 sierpnia 2018 r. przedstawiciele RETENCJAPL uczestniczyli w cyklu spotkań dotyczących przygotowania Standardów wód opadowych. Tworzenie pierwszych w Polsce standardów wód opadowych jest wspólną ideą RETENCJAPL i MWiK w Bydgoszczy i ma być tematem przewodnim współorganizowanej konferencji z cyklu BYDGOSKA RETENCJA +2050. Naszą intencją jest, aby w tworzonych wspólnie z zespołem ekspertów z różnych miast Polski standardach znalazły się jednoznaczne zapisy o konieczności stosowania w projektowaniu i modelowaniu systemów odwodnienia w Polsce aktualnych i wiarygodnych modeli opadowych, takich jak modele PANDa.

 

Cieszy nas także nadanie numeru doi: http://dx.doi.org/10.26491/mhwm/93595
kolejnemu artykułowi naukowemu powstałemu w ramach realizacji projektu PANDa:

 

Burszta-Adamiak E., Licznar P., Zaleski J.: Criteria for identifying maximum rainfalls determined by the peaks-over-threshold (POT) method under the Polish Atlas of Rainfalls Intensities (PANDa) project. Meteorology, Hydrology and Water Management, 2019, vol. 7, nr 1, 1-11.

 

W artykule dyskutowana jest szczegółowo metodyka wydzielania maksymalnych opadów fazowych na sieci 100 deszczomierzy w Polsce. Publikacja ta jest zatem realizacją dodatkowego, ale bardzo ważnego celu projektu PANDa, tj. stworzenia kompleksowej metodyki budowy modeli opadów miarodajnych w Polsce. Ponadto praca ta jest efektem, zapowiadanej jeszcze na wspólnym seminarium w maju, dalszej kontynuacji współpracy naukowej pomiędzy RETENCJAPL i IMGW-PIB w obszarze projektu PANDa.

 

Projekt PANDa to jednak nie tylko nauka, ale przede wszystkim praktyka wód opadowych w Polsce. Dlatego jeszcze bardziej cieszy nas komercjalizacja w tym miesiącu pierwszych modeli probabilistycznych opadów miarodajnych PANDa dla miasta Starogard Gdański. Cieszy nas bardzo, że znalazły one od razu zastosowanie w praktyce, tj. w weryfikacji rozwiązań nowo projektowanych systemów odwodnienia.

Postęp realizacji prac – Lipiec 2018

Dnia 3 lipca 2018 r. projekt PANDa wraz z cyfrową bazą opadową RainBrain zaprezentowano na forum specjalistów ds. modelowania systemów wodociągowo-kanalizacyjnych. Okazją do tego było Seminarium dla branży wodociągowo-kanalizacyjnej, organizowane przez firmę Bentley w hotelu Marriott w Warszawie.

 

Dnia 4 lipca 2018 r. w Dąbrowie Górniczej zostało zorganizowane we współpracy z Dąbrowskimi Wodociągami spotkanie dotyczące implementacji nowego Prawa Wodnego (Zdjęcie nr 1). Na konkretnych przykładach wykazano przy tym konieczność stosowania wiarygodnych modeli opadowych, takich jak modele PANDa, w celu uporządkowania gospodarki wodami opadowymi. W spotkaniu udział wzięło ponad 30 przedstawicieli jednostek odpowiedzialnych za gospodarkę wodami opadowymi z pobliskich samorządów.

 

Seminarium w Dąbrowie Górniczej 4 lipca 2018r.

 

W trakcie spotkania roboczego w dniach 16-19 lipca 2018 r. w Gdańsku konsultowano postęp budowy internetowego kalkulatora niezbędnej objętości zbiorników retencyjnych. Sporządzono także pliki w formacie shp. (shape­file) z wartościami maksymalnych opadów dla sieci 100 deszczomierzy w Polsce. Pliki te nastepnie były wykorzystywane do analiz semiwariogramów empirycznych maksimów wysokości opadów fazowych dla czasów trwania równych: 5, 10, 15, 30, 45, 60, 90, 120, 180, 360, 720, 1080, 1440, 2160, 2880 i 4320 min. Analizy te prowadzono z wykorzystaniem specjalistycznego oprogramowania QGIS i SAGA GIS.

 

Zakończono także prace związane z redakcją maszynopisu artykułu na temat porównania maksymalnych wysokości deszczów wyznaczonych w projekcie PANDa z ich estymatami wg modelu opadowego Bogdanowicz i Stachý.

Postęp realizacji prac – Czerwiec 2018

W renomowanym czasopiśmie Ochrona Środowiska publikowanym przez Wydawnictwo Dolnośląskiego Oddziału PZIiTS, ukazał się artykuł dokumentujący wyniki projektu PANDa. Jest on dostępny pod linkiem:

 

Paweł Licznar, Katarzyna Siekanowicz-Grochowina, Michał Oktawiec, Andrzej Kotowski, Ewa Burszta-Adamiak:.Empiryczna weryfikacja formuły Błaszczyka do obliczania wartości natężenia deszczu miarodajnego (Empirical verification of Blaszczyk’s formula for design rainfall intensity calculations) Ochrona Środowiska 2018, 40(2):17–22

 

Jest to w naszym przekonaniu bardzo ważna praca, gdyż odpowiada na fundamentalne pytanie, czy nadal w praktyce projektowania systemów odwodnienia w Polsce możemy stosować wzór Błaszczyka? Badania przeprowadzone w ramach realizacji projektu PANDa dały jasną odpowiedź, która jest konkluzją artykułu: „Podsumowując wyniki przeprowadzonej analizy należy stwierdzić, że formuła Błaszczyka powinna być wycofana z praktyki inżynierskiej – wymiarowania czy modelowania działania systemów odwadniania terenów w całej Polsce. Powinna być ona zastąpiona przez lokalne modele opadowe nowej generacji – z tworzonego polskiego atlasu natężeń deszczów miarodajnych.” Konkluzja powyższa wynika przede wszystkim z obserwacji, iż stosowanie formuły Błaszczyka prowadzi, w zdecydowanej większości lokalizacji w Polsce, do niebezpiecznego zaniżania estymowanych wartości natężenia deszczu miarodajnego (obliczony średni błąd względny, w analizowanym zbiorze 100 deszczomierzy wynosił 33,0%).

 

Wszystkich Czytelników zachęcamy do szczegółowej lektury artykułu. Jednocześnie w zespole RETENCJAPL we współpracy z naukowcami z Politechniki Wrocławskiej i Uniwersytetu Przyrodniczego we Wrocławiu pracujemy nad kolejnym artykułem prezentującym wyniki projektu PANDa na tle innego popularnego historycznego modelu opadowego (model Bogdanowicz i Stachý).

 

Czytelników zainteresowanych zagadnieniami związanymi z modelami opadowymi pragniemy także zachęcić do lektury opublikowanej właśnie monografii, która jest ogólnie dostępna w zasobach Dolnośląskiej Bibliotece Cyfrowej pod linkiem:

 

Licznar P.: Analiza opadów atmosferycznych na potrzeby projektowania systemów odwodnienia. Monografie Komitetu Inżynierii Środowiska Polskiej Akademii Nauk Nr 137

 

W monografii można odnaleźć dużo informacji o samym projekcie PANDa, uzasadnieniu celowości jego realizacji oraz potencjale wykorzystania projektu przy współczesnych wyzwaniach w obszarze projektowania systemów odwodnienia.

 

6 czerwca 2018 r. projekt PANDa, jako cyfrowe źródło danych o natężeniach deszczów miarodajnych do zasilania aplikacji komputerowych był prezentowany na: Water, Sewer and Stormwater Infrastructure Seminar, 6-7 June 2018, Craiova, Romania. Organizatorem seminarium były firmy Bentley i INAS, a prezentacja projektu PANDa została włączona w blok tematyczny pt.: Going Digital: general water, sewer and stormwater industry trends.

 

Projekt PANDa był także prezentowany na konferencji: XI Klimatyczne Forum Metropolitalne ADAPTCITY w Bydgoszczy (11-12.06.2018 r.), gdzie wygłoszono referat pt.: Modele opadowe PANDa w kontekście adaptacji miast do zmian klimatu.

 

Potencjał stosowania modeli PANDa w praktyce inzynierskiej był także po raz kolejny demonstrowany w ramach cyklu Projektowanie na śniadnie. Tym razem seminarium szkoleniowe odbyło się 11 czerwca 2018 r. w siedzibie firmy ZBM Inwestor Zastępczy SA w Warszawie.

 

Równolegle prowadzono studia literaturowe dotyczące stosowania metod geostatystycznych oraz ustalano funkcjonalność oprogramowania niezbędnego do interpolacji przestrzennej maksymalnych wysokości opadów. Analizowano także skorelowanie maksymalnych wysokości opadów z parametrami takimi jak wysokość położenia deszczomeirzy oraz wysokość średniorocznych opadów. W trakcie spotkania wewnętrznego z zespołem informatycznym w biurze wrocławskim dnia 15 czerwca 2018 r. ustalono ostateczną wersję architektury budowanego kalkulatora doboru niezbędenj objętości zbiorników retencyjnych na bazie modeli opadowych PANDa.

 

Postęp realizacji prac – Kwiecień 2018

Miesiąc kwiecień był najbardziej owocnym miesiącem projektu PANDa. Zakończono w nim przede wszystkim weryfikację maksimów wysokości opadów fazowych dla czasów trwania równych: 5, 10, 15, 30, 45, 60, 90, 120, 180, 360, 720, 1080, 1440, 2160, 2880 i 4320 min dla 100 stacji opadowych projektu PANDa. Oprócz zapisów z deszczomierzy Hellmanna i synoptycznych wykorzystano do tego celu, po raz pierwszy w Polsce,  dane radarowe z systemu POLRAD. System POLRAD obejmuje swoim zasięgiem 98 ze 100 stacji projektu PANDa. Dla stacji tych występowanie maksimów opadowych zarejestrowanych na klasycznych deszczomierzach potwierdzono z użyciem szeregów czasowych wygenerowanych z obrazowań radarowych. Szeregi te obejmowały wielolecie 2007-2015, a więc okres od operacyjnego wdrożenia sieci radarowej POLRAD w Polsce.

 

W miesiącu tym zakończono również niezbędne korekty modeli fizykalnych natężeń deszczów miarodajnych. Ponadto, co istotne, dokonano wyłonienia optymalnego rozkładu prawdopodobieństwa opisującego wysokości opadów maksymalnych dla zbioru 100 stacji projektu PANDa. Po przeanalizowaniu wyników dopasowania 49 teoretycznych rozkładów prawdopodobieństwa dla wszystkich 100 stacji i 16 różnych czasów trwania, na podstawie przeprowadzonych testów statystycznych, kierując się kryterium AIC, za wiodący rozkład uznano uogólniony rozkład Pareto. Dla rozkładu tego ustalono wartości parametrów położenia, skali i kształtu, a ich zmienność w obrębie analizowanych skal czasowych opisano zależnościami funkcyjnymi. W efekcie uzyskano probabilistyczne modele typu DDF (Depth-Duration-Frequency). Co ważne, modele te pozwalają na szacowanie wysokości (natężeń) opadów miarodajnych praktycznie dla dowolnych prawdopodobieństw ich przewyższenia dla czasów trwania od 5 do 4320 min (3 dni). Przykład wizualizacji modelu DDF dla wybranego deszczomierza projektu PANDa jest prezentowany na rys. poniżej.

Opady miarodajne estymowane na podstawie modelu probabilistycznego DDF dla wybranego deszczomierza dla czasów trwania t od 5 do 4320 min i prawdopodobieństw p od 0,02 do 1

 

 

Dla weryfikacji całokształtu tworzenia modeli opadowych PANDa dokonano porównanie estymat uzyskiwanych z modeli fizykalnych IDF oraz probabilistycznych DDF z wynikami pomiarowymi (empirycznymi wartościami natężeń deszczów miarodajnych). Uzyskano przy tym wysoką zgodność oszacowań natężeń deszczów miarodajnych z modeli fizykalnych i probabilistycznych dla standardowo stosowanych w projektowaniu systemów odwodnienia prawdopodobieństw p równych 10%, 20%, 50% i 100%.

 

Dnia 10 kwietnia 2018 r. w siedzibie GDDKiA w Warszawie, w ramach cyklu „Nowe rozwiązania i pomysły techniczne” wygłoszono referat pt: „Zastosowanie Polskiego Atlasu Natężeń Deszczów (PANDa) do projektowania i modelowania systemów odwodnienia dróg”.

Postęp realizacji prac – Marzec 2018

Kontynuowano współpracę pomiędzy RETENCJAPL a IMGW-PIB w zakresie wyznaczania maksymalnych wysokości opadów oraz ich weryfikacji w oparciu o niezależne zapisy synoptyczne oraz obserwacje z deszczomierzy Hellmanna. Wprowadzano też na bieżąco niezbędne korekty opracowanych modeli fizykalnych typu IDF (Intensity-Duration-Frequency) w przypadkach wykrycia maksimów opadów fazowych, zakwestionowanych na etapie weryfikacji synoptycznej.

 

Etap weryfikacji maksimów wysokości opadów poszerzono także o nowy zbiór porównawczy. IMGW-PIB przekazał bowiem pierwsze pliki zawierające szeregi czasowe (o rozdzielczości 10 minut) z radarowymi estymatami opadów dla lokalizacji deszczomierzy projektu PANDa.

 

W czasopiśmie INSTAL ukazała się nasz artykuł pt.: Analiza struktury czasowej opadów maksymalnych Polskiego Atlasu Natężeń Deszczów (PANDa). Dziękujemy Redakcji INSTAL za zgodę na zamieszczenie pełnego artykułu na naszym portalu. Jednocześnie zachęcamy wspólnie do lektury innych artykułów w czasopiśmie (informacjainstal.com.pl).

 

W celu szerszej popularyzacji projektu PANDa wśród praktyków podczas drugiej edycji konferencji Stormwater Poland 2018 (15 -16 marca 2018r.) w Gdańsku wygłoszono referat pt.: „Porządkowanie gospodarki wodami opadowymi” (prezentacja dostępna pod adresem: https://stormwater.retencja.pl/wp-content/uploads/2018/06/Porzadkowanie-gospodarki-wodami-opadowymi_Pawel_Licznar.pdf ). W sposób praktyczny potencjał stosowania modeli PANDa prezentowano także podczas warsztatów: pt: „Od pomiaru do modelowania” oraz „Projektowanie na śniadanie”.

 

Z końcem miesiąca (26 marca) odbyło się we Wrocławiu spotkanie koordynacyjne pomiędzy zespołami realizującymi projekt PANDa ze strony IMGW-PIB oraz RETENCJAPL.