Często zadawane pytania

Zachęcamy do zapozania się z zagadnieniami dotyczącymi atlasu PANDa. Więdza zawarta poniżej pozwoli jeszcze lepiej zrozumieć zagadnienia związane z deszczem i modelami opadowymi. Zapraszamy do lektury!

Czym jest atlas PANDa dla miast?

Profesjonalne zarządzanie systemami odwodnieniowymi w miastach i gminach wymaga aktualnych, precyzyjnych i niepodważalnych danych opadowych. Dlatego stworzyliśmy kompleksowy atlas opadów zawierający precyzyjne dane z okresu 30 lat dla rozdzielczości przestrzennej 5 x 5 km. Oznacza to, że zawarte w nim dane odzwierciedlają lokalną zmienność opadu, która występuje także w skali jednego miasta.



Podstawą dla platformy PANDa są aktualne dane opadowe z trzech dekad, zarejestrowane z użyciem 100 deszczomierzy spełniających przyjęte w Polsce standardy pomiarowe. Posiadanie rzeczywistych danych opadowych umożliwia ocenę przyszłych zagrożeń oraz zaplanowanie działań prewencyjnych. Aplikacja PANDa to także narzędzie niezbędne do nowoczesnego projektowania systemów zarządzania wodami opadowymi, dostępne 24/7. To ważne w świecie, który staje się coraz bardziej zdigitalizowany i oczekuje szybkiej dostępności danych wejściowych w dowolnym czasie z dowolnego urządzenia mobilnego.



Atlas PANDa przygotowaliśmy we współpracy z Instytutem Meteorologii i Gospodarki Wodnej - Państwowym Instytutem Badawczym (IMGW-PIB), w ramach Programu Operacyjnego Inteligentny Rozwój 2014 – 2020, w Poddziałaniu 1.1.1 „Badania przemysłowe i prace rozwojowe realizowane przez przedsiębiorstwa”.

Co się zmieniło, że takie dane są miastom niezbędne?

Ostatnie dziesięciolecia zmieniły filozofię zarządzania wodami opadowymi w miastach!

Stare podejście polegające na jak najszybszym odprowadzeniu wód opadowych do rzek wobec postępującej urbanizacji i uszczelniania powierzchni – nie sprawdziło się. Efektem są dramatyczne powodzie i podtopienia w miastach a w lecie długie okresy suszy i wzrost temperatur – wyspy ciepła – i wysychanie roślinności w miastach, w których opada poziom wód gruntowych. Miasta poddawane są ogromnej presji inwestycyjnej, a nie dysponują skutecznymi narzędziami do określenia warunków na jakie powinny być zabezpieczane, jeśli chodzi o unikanie podtopień i powodzi.



Współczesne podejście, oparte o odporność miast na deszcze nawalne i susze, a więc adaptację do zmian klimatu, opiera się o ideę zarządzania opadem w miejscu, gdzie spada on na powierzchnię, opóźnianie jego dopływu do kanalizacji i retencję. Wymaga to mądrego planowania, w tym planowania przestrzennego oraz analiz opartych o rzeczywiste dane opadowe, dla różnych prawdopodobieństw wystąpienia opadów i przy czasach trwania opadu znacznie przekraczających 180 minut. Przykładowo jak można projektować zbiornik, który ze względu na objętość napełnia się i opróżnia przez 6 godzin, używając jednego opadu trwającego 15 minut ze starego modelu Błaszczyka? Taki opad, taka dana wejściowa, jest zupełnie nieadekwatna do obecnych wyzwań i

potrzeb.

Poniższy rysunek przedstawia zmiany jakie nastąpiły w ostatnich dziesięcioleciach i aktualność starych modeli opadowych. Przy czym warto zauważyć, że powszechnie używany model Błaszczyka bazuje na nieciągłych danych tylko z jednego miasta (Warszawy), a model Bogdanowicz-Stachy dzieli Polskę na kilka regionów (z całkowitym wyłączeniem obszarów górskich), dla których przyjmowane są uśrednione wartości opadu maksymalnego (z łącznie 20 stacji w Polsce), ale nie daje tak naprawdę danych o lokalnym opadzie maksymalnym. Żaden z tych modeli nie ma współcześnie oczekiwanej dokładności. Natomiast analogią do nowoczesnego podejścia jakie prezentuje model PANDa mogą być atlasy niemiecki – KOSTRA lub amerykański – NOAA.



Rysunek poniższy pokazuje, na tle zmian temperatury ziemi, daty opracowania modeli (pionowe kreski) oraz okres danych (kolorowe pola) na podstawie których poszczególne modele opadowe Błaszczyka, Bogdanowicz-Stachy, PANDa oraz niemiecki KOSTRA były opracowywane. Warto działać w oparciu o rzeczywiste i sprawdzone dane wejściowe. Nie można myśląc o działaniu systemu odwodnienia w perspektywie następnych 30-50 lat opierać się na wiedzy o opadach z zeszłego wieku!



Zmiana temperatury w stosunku od lat 1850-1900

Do czego potrzebny jest lokalny model opadów z Polskiego Atlasu Natężeń Deszczów PANDa i w czym może nam pomóc?

PANDa dla miast i gmin zawiera aktualny, lokalny model opadowy (model natężeń deszczów miarodajnych) dla miasta,


  • który stanowić może podstawę do prawidłowego projektowania systemów odprowadzania wód deszczowych
  • oraz służyć do zasilania modeli hydrologicznych i hydrodynamicznych systemu odwodnienia miasta.
  • Może on być także podstawą do opracowania konkretnej koncepcji systemu odprowadzania wód opadowych z obszarów miejskich, obejmującej zastosowanie systemu retencjonowania wód opadowych oraz ich częściowego wykorzystania in-situ.

Ponadto model opadowy PANDa,

  • może pomoc w realnym określeniu przyszłych opłat za odprowadzanie wód opadowych,
  • a także przy wydawaniu warunków technicznych,
  • obliczaniu spływu powierzchniowego
  • oraz pojemności zbiorników retencyjnych i zbiorników do rozsączania wód opadowych.


Posiadanie modelu PANDa oraz własnego deszczomierza umożliwia określenie, czy opad który się wydarzył, był rzeczywiście opadem katastrofalnym, czy jednak na taki opad miasto powinno być przygotowane i ewentualne szkody nie powinny się wydarzyć? Pozwala to na rozmowy z ubezpieczycielami, a przy wprowadzeniu opłat dla mieszkańców, na dialog z nimi, dotyczący standardu usług. W skrócie: można wtedy ocenić, na jakie warunki opadowe (prawdopodobieństwo opadu, czas trwania), sieć jest rzeczywiście przygotowana, a deszcz przekraczał te warunki, czy nie?

PANDa zawiera dane o deszczach dla czasów trwania od 5 do 4320 minut iprawdopodobieństw wyrażonych w pełnych procentach. Pozwala na odczyt natężeń miarodajnych mieszczących się w przedziale odpowiadającym częstościom deszczów od C=100 lat (p=1%) do C=1 rok (p=100%) . W przedziale tym mieszczą się częstości (prawdopodobieństwa) deszczów standardowo przyjmowanych przy projektowaniu systemów odwodnienia lub weryfikacji ich funkcjonowania. Panda wykres



Opracowanie własnego modelu opadowego wiąże się z nieodłącznym problemem posiadania dostępu do wieloletnich, najlepiej min. 30-letnich, ciągłych rejestracji opadów o wysokiej rozdzielczości czasowej. Nawet jeśli dostęp do danych istnieje to konieczne jest poniesienie znacznych nakładów na wydzielenie maksimów opadów, ich weryfikację i opracowanie statystyczne. Niezbędne do tego są nie tylko czas, ale także zaawansowana wiedza w zakresie opracowywania modeli probabilistycznych. Na koniec model, opracowany na podstawie pojedynczego deszczomierza, nie daje możliwości oceny jego wiarygodności, ustalenia przedziałów ufności natężeń deszczów miarodajnych. W przeciwieństwie do tego atlas PANDa jest dostępną od ręki, znacznie bardziej przystępną finansowo opcją powstałą w wyniku jednoczesnego, skoordynowanego przetworzenia danych opadowych ze 100 deszczomierzy w Polsce

Modelowanie hydrodynamiczne i wymiarowanie zbiorników retencyjnych w miastach wymaga danych z modelu deszczów takiego jak PANDa, których w Polsce nie zapewniają żadne inne źródła danych. Dlaczego jest to potrzebne?

W świetle stosowanych w praktyce w hydrologii miejskiej w Polsce norm i wytycznych (PN-EN 752: 2017, Komentarz do wytycznej ATV-A 118 (Schmitt 2000)) analiza funkcjonowania sieci kanalizacji deszczowej o dużej złożoności wymaga stosowania modelowania hydrodynamicznego. Stosuje się modele klasy fali dynamicznej lub też bardziej uproszczone modele fali kinematycznej. Ich implementacja jest nieodzowna, zwłaszcza w przypadku, kiedy na sieci umieszczono zbiorniki retencyjne. Dochodzi wtedy do bardzo wyraźnego przekształcenia hydrogramu dopływowego w hydrogram odpływowy.



Długoterminowe symulacje hydrodynamiczne sieci odwodnieniowych pozwalają na prześledzenie naturalnego następstwa sekwencji zdarzeń opadowych i związanego z tym możliwego napełniania i opróżniania się zbiorników retencyjnych zabudowanych na tychże sieciach.



W symulacjach uwzględnia się wpływ zarówno powierzchni uszczelnionych jak i nieuszczelnionych na opóźnianie i spłaszczenie hydrogramów spływu wód opadowych. Komputerowe modele hydrodynamiczne typu opad-odpływ zapewniają przy tym realistyczne odwzorowanie funkcji retencyjnej pełnionej przez pozbawione spadków lub też nawet znajdujące się pod wpływem cofek elementy systemów odwodnienia.



Wszystkie powyższe argumenty skłaniają do zastosowania modelowania hydrodynamicznego jako podstawowego narzędzia służącego do kompleksowej analizy hydrauliki i programowania sterowania systemami odwodnienia.



Biorąc pod uwagę poziom złożoności systemu odwodnienia kanalizacji deszczowej w miastach, dla wypracowania dobrego projektu (przyjęcia np. wielkości zbiorników retencyjnych, oceny zagrożeń dla różnych opadów, czy w przyszłości zasad sterowania retencją zbiornikową) konieczne jest przeprowadzenie szeregu symulacji hydrodynamicznych dla różnych wariantów obciążenia opadem i sterowania jego odpływem. Konieczne jest uwzględnienie przy tym opadów nawalnych o różnych wysokościach (całkowitych warstwach opadu), które można ustalić na bazie lokalnego modelu opadowego (PANDa). Należy przy tym koniecznie uwzględnić zróżnicowanie rozkładów w czasie przyjmowanych wysokości opadów nawalnych. W tym celu rekomenduje się użycie grupy klasyfikowanych hietogramów wzorcowych. Opady wzorcowe powinny być opracowane na bazie analizy zbioru opadów nawalnych, wydzielonych uprzednio z szeregów opadowych zarejestrowanych na terenie samego miasta lub w jego najbliższym sąsiedztwie, w promieniu do 50 km. Rekomendowana długość szeregów opadowych to 30 lat obserwacji. Obserwacje opadów z każdego roku powinny obejmować hydrologiczne półroczne letnie, w którym występują najbardziej intensywne opady deszczów. Wszystkie te cechy spełnia właśnie model opadowy PANDa w połączeniu z klasyfikowanymi grupowo hietogramami lokalnymi. Jest to rozwiązanie w pełni cyfrowe wdrażane w miastach wpostaci aplikacji dostępnej dla użytkowników on line.

Dla jakich czasów mogę odczytać natężenia deszczów?

Atlas PANDa pozwala na odczyt natężeń deszczów miarodajnych dla dowolnych czasów trwania (wyrażonych w pełnym minutach) mieszczących się w przedziale od 5 min do 4320 min (3 dni). Przedział ten obejmuje czasy trwania standardowo stosowane przy projektowaniu systemów odwodnienia. Jest to przedział analogiczny, jak w przypadku niemieckiego atlasu opadowego KOSTRA.

Dla jakich prawdopodobieństw mogę odczytać natężenia deszczów?

Atlas PANDa pozwala na odczyt natężeń deszczów miarodajnych dla dowolnych prawdopodobieństw występowania, wyrażonych w pełnych procentach, mieszczących się w przedziale odpowiadającym częstościom deszczów od C=100 lat (p=1%) do C=1 rok (p=100%). W przedziale tym mieszczą się częstości (prawdopodobieństwa) deszczów standardowo przyjmowanych przy projektowaniu systemów odwodnienia lub weryfikacji ich funkcjonowania. Jest to przedział analogiczny, jak w przypadku niemieckiego atlasu opadowego KOSTRA.

Z czego wynika opcja zakupu tylko danych dla przedziału do 30 min?

Dla celów projektowania prostych systemów odwodnienia (na przykład niewielkich sieci kanalizacji deszczowej bez obiektów retencyjnych) nie istnieje konieczność operowania czasem dłuższym od 30 min, stąd nasza propozycja zakupu w niższej cenie informacji o natężeniach deszczów miarodajnych tylko z pierwszego przedziału czasów od 5 min do 30 min.

Dlaczego podawane są wartości natężeń deszczów a nie wzór, taki jak Błaszczyka do ich obliczania?

Natężenia deszczów miarodajnych w atlasie PANDa są wyznaczane z modeli probabilistycznych. Modele probabilistyczne nie są uproszczonymi modelami fizykalnymi w postaci wzoru Błaszczyka, ale dopasowanymi rozkładami teoretycznymi prawdopodobieństwa. Natężenia opadów miarodajnych są pochodną wysokości opadów miarodajnych wyznaczanych dla zadanych czasów trwania i prawdopodobieństw jako kwantyle dla zmiennej losowej dla uogólnionych rozkładów Pareto. Zależności te trudno zapisać w prostej formie analitycznej, zatem podobnie jak w innych współczesnych atlasach opadowych, takich jak niemiecka KOSTRA i amerykański atlas NOAA, udostępniamy bezpośrednio obliczone wartości natężeń deszczów miarodajnych. Przy tym wartości te są zawsze opatrzone przedziałem ich ufności.

Dlaczego podawane są tylko natężenia deszczów miarodajnych? Dlaczego stosowaną jednostką są dm3/(s·ha)?

W projektowaniu systemów odwodnienia najczęściej operuje się wartościami natężeń deszczów miarodajnych, wyrażonymi właśnie w dm3/(s·ha). Oczywiście wartości te można łatwo przeliczyć na intensywności opadów wyrażone w mm/min (wystarczy pomnożyć je przez 6 i podzielić przez 1000). Intensywności opadów wyrażone w mm/min można łatwo przekonwertować na wysokości opadów miarodajnych wyrażone w mm (wystarczy pomnożyć wartości intensywności przez odpowiadające im czasy trwania deszczów wyrażone w min).

Co oznaczają przedziały ufności natężeń deszczów miarodajnych? Czy są one przydatne w praktyce?

W każdym ze współczesnych atlasów opadowych, takich jak na przykład atlas KOSTRA w Niemczech czy NOAA w USA wartości wysokości (natężeń) deszczów miarodajnych dla każdego oczka siatki są podawane z zakresem ufności. Przedział ten wynika nie tylko z niepewności związanej z warsztatem statystycznego przetwarzania danych opadowych, ale w dużej mierze z naturalnej zmienności lokalnych warunków opadowych. Z tej racji w dużych miastach instaluje się gęste sieci deszczomierzowe, a rejestrowane na pobliskich deszczomierzach maksymalne natężenia nie wykazują pełnej zgodności. Nawet w przypadku gęstej siatki atlasu PANDa o wymiarach 5 km na 5 km warto uwzględniać to zjawisko i na przykład przy projektowaniu odwodnień obiektów infrastruktury krytycznej uwzględniać wartości natężeń deszczów miarodajnych odpowiadające górnemu ograniczeniu przedziału ufności.

Skąd wzięły się modele opadowe dla miast i lokalizacji, gdzie nie było deszczomierzy?

Modele opadowe atlasu PANDa powstały dzięki interpolacji przestrzennej danych z ogólnopolskiej sieci IMGW-PIB złożonej ze 100 deszczomierzy o wysokiej rozdzielczości rejestracji. Interpolację przestrzenną przeprowadzono z wykorzystaniem nowoczesnego warsztatu symulacji geostatystycznych. W jej trakcie wykorzystano dodatkowo dane opadowe pochodzące z 25 zagranicznych stacji opadowych z pasa sąsiadującego z Polską. W efekcie dla przyjętego podziału całego obszaru Polski na 12885 oczek siatki o wymiarach 5 km na 5 km, opracowano unikalne modele opadowe dla każdego oczka siatki. Oznacza to, że każde miasto w Polsce posiada swój unikalny model opadowy, a w przypadku większych miast dostępne są nawet całe zbiory modeli przynależnych do sąsiadujących ze sobą oczek siatki.

Dlaczego lepiej stosować atlas PANDa niż opracowywać własny model opadowy

Opracowanie własnego modelu opadowego wiąże się z nieodłącznym problemem posiadania dostępu do wieloletnich, najlepiej min. 30-letnich, ciągłych rejestracji opadów o wysokiej rozdzielczości czasowej. Nawet jeśli dostęp do danych istnieje to konieczne jest poniesienie znacznych nakładów na wydzielenie maksimów opadów, ich weryfikację i opracowanie statystyczne. Niezbędne do tego są nie tylko czas, ale także zaawansowana wiedza w zakresie opracowywania modeli probabilistycznych. Na koniec model, opracowany na podstawie pojedynczego deszczomierza, nie daje możliwości oceny jego wiarygodności, ustalenia przedziałów ufności natężeń deszczów miarodajnych. W przeciwieństwie do tego atlas PANDa jest dostępną od ręki, znacznie bardziej przystępną finansowo opcją powstałą w wyniku jednoczesnego, skoordynowanego przetworzenia danych opadowych ze 100 deszczomierzy w Polsce.


Masz jeszcze jakieś pytania dotyczące atlasu PANDa?

Jeżeli masz inne pytania co do zakupu danych, zakresu licencji lub też chciałbyś porozmawiać o współpracy, zapraszamy do kontaktu!

Skontaktuj się z nami