Postęp prac nad projektem: 21 kwietnia – 20 lipca 2022

W okresie pomiędzy 21 kwietnia 2022 a 20 lipca 2022 roku zrealizowane zostały następujące zadania:

 

  • Przygotowano projekt interfejsu użytkownika platformy WFC.
  • Określono struktury wejścia/wyjścia dla kalkulatorów w ramach WFC.
  • Przygotowano aktualizację kalkulatora zbiorników rurowych pod kątem integracji z innymi narzędziami.
  • Przygotowano aktualizację kalkulatora doboru odwodnień liniowych pod kątem integracji z innymi narzędziami.

Podsumowanie działań w ramach etapu I projektu

31 marca 2022 oficjalnie zakończyliśmy I etap projektu WaterFolder Connect.

 

W etapie I osiągnięto wszystkie kamienie milowe.

 

  • Wydzielono łącznie 31646 opadów nawalnych dla sieci 100 deszczomierzy na terenie całej Polski.
  • Wykonano wiarygodny podział znormalizowanych hietogramów opadów nawalnych na skupienia, poprzez grupowanie metodą k-średnich(ang. k-means clustering).
  • Przeprowadzono próbę regionalizacji zbiorów hietogramów wzorcowych w sieci 100 deszczomierzy w Polsce. Dokonano podziału obszaru Polski na 100 wieloboków Thiessena zgodnie z lokalizacją deszczomierzy i przypisano każdemu z wieloboków unikalny zestaw hietogramów wzorcowych.

 

Podsumowanie działań w ramach etapu I projektu.

 

Przeprowadzono kompleksowe badania deszczy nawalnych na sieci 100 deszczomierzy w Polsce, poprzedzone przez bardziej szczegółowe studia na obszarze miejskiego pola opadowego Krakowa, obejmujące dodatkowe 23 deszczomierze. Praktycznym efektem tych badań jest opracowanie zestawów lokalnych hietogramów wzorcowych (opadów modelowych), które mogą być stosowane jako scenariusze opadowe do modelowania hydrodynamicznego systemów odwodnienia w różnych lokalizacjach na terenie Polski. Przeprowadzone studia pozwoliły na pozyskanie nowej wiedzy dotyczącej: częstości, średnich czasów trwania i maksymalnych wysokości deszczy nawalnych w różnych regionach Polski, a także akumulowanych w nich średniorocznych opadów. Pozwoliły one także na ustalenie częstości występowania opadów nawalnych o rozkładach w czasie odpowiadających określonym typom hietogramów wzorcowych oraz na powiązanie wymuszeń wielkoskalowych (średniej intensywności opadów i czasów ich trwania) z poszczególnymi typami hietogramów wzorcowych.

 

Popularyzacja projektu WaterFolder Connect – zintegrowana platforma projektowania i modelowania systemów odwodnienia

 

Referaty dotyczące realizacji projektu WaterFolder Connect wygłoszono na czterech  konferencjach naukowo-technicznych:

  1. Konferencja Naukowo-Techniczna Nauka-Technologia-Środowisko, Wisła, 16-17.09.2021 r. (referat: Paweł Licznar „Cyfryzacja systemów gospodarowania wodami opadowymi i roztopowymi w Polsce”);
  2. Kongres Miasto – Woda. – Jakość Życia 2021, Wrocław, 25-26.10.2021 r. (referat: Paweł Licznar „Contemporary Rainfall Records in Poland”);
  3. VI Konferencja Gospodarowanie Wodami Opadowymi i Roztopowymi, Kraków, 3-5.11.2021 r. (referaty: Karol Mikołajewski „Wiedza o opadach nawalnych jako podstawa budowy portalu WaterFolder Connect”; Paweł Licznar „Jak projektujemy systemy odwodnienia w Europie?”).
  4. Światowy Dzień Wody na Wydziale Geologii Uniwersytetu Warszawskiego. VII sesja Naukowa „ Dzień Wody – woda w mieście”, Warszawa 22.03.2022 r. (referat: Tomasz Dudek „Platforma WaterFolder w codziennym zastosowaniu przez projektanta i inżyniera”)

 

Celem popularyzacji projektu w środowisku projektantów systemów odwodnienia, Retencjapl zorganizowała webinarium pt: „Ile deszczu pada w Polsce?” W webinarium udział wzięło łącznie 239 uczestników.

Relacja z webinarium jest dostępna pod adresem: https://retencja.pl/webinary/webinarium-23-lutego-o-godz-10-00-pada-deszcz-polsce/.

 

 

 

Postęp prac nad projektem: 22 lutego – 20 kwietnia 2022

W okresie pomiędzy 22 lutego 2022 a 20 kwietnia 2022 roku zrealizowane zostały następujące zadania:

 

  • Zweryfikowano możliwość regionalizacji zbiorów hietogramów wzorcowych z sieci 100 deszczomierzy w Polsce w kontekście podziału kraju na 18 regionów fizycznogeograficznych Polski.
  • Przeprowadzono opis i profilowanie uzyskanych klastrów hietogramów wzorcowych w obrębie podzbiorów stacji, dla których wydzielono odpowiednio 3, 4 lub 5 typów hietogramów wzorcowych.
  • Sporządzono dokumentację graficzną oraz zestawienia tabelaryczne do sprawozdania końcowego z realizacji Etapu I.
  • Opracowano i przetestowano algorytm kalkulatora wykorzystania wód opadowych in situ bazujący na szeregach czasowych opadów dobowych.

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.

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.