Kącik ekspertów

Punktowy pomiar opadów:

Pomiaru opadów można dokonać bezpośrednio, gromadząc wodę deszczową, a następnie mierząc jej objętość. W przypadku pomiaru ulewnych deszczy konieczne jest zastosowanie urządzeń zapewniających automatyczną rejestrację i wysoką rozdzielczość czasową. Oznacza to, że rejestracji objętości opadów dokonuje się np. co minutę. Takimi stacjami zwykle zarządzają krajowe służby meteorologiczne oraz lokalne organy ds. gospodarki wodnej lub zarządzania ściekami. W celu analizy charakterystyki opadów pod względem ich intensywności i czasu trwania należy posiadać stację pomiarową w pobliżu danej lokalizacji (w odległości kilku kilometrów), która optymalnie powinna zapewnić dane dotyczące czasu pomiarów opadów w czasie na przestrzeni kilku dziesięcioleci.

Analiza danych dotyczących opadów:

Serię długotrwałych punktowych pomiarów opadów w czasie można wykorzystać do analizy statystycznej, aby uzyskać informacje na temat częstości ulewnych deszczy, ich intensywności oraz czasu trwania. W oparciu o te analizy można obliczyć prawdopodobieństwo wystąpienia lub okresy nawrotu w odniesieniu do zdefiniowanych zjawisk, np. przez wskazanie intensywności opadów deszczu trwających 60 minut, których wystąpienie jest spodziewane raz na 100 lat. Dzięki tym informacjom można a) wybrać zjawisko historyczne lub b) zaprojektować teoretyczne zjawisko burzowe i wykorzystać uzyskane serie pomiarów w czasie do wykonania modelu spływu powierzchniowego w ramach analizy drogi przepływu.

Pomiar opadów na dużych obszarach:

Problem punktowych pomiarów opadów polega na często niskim zagęszczeniu przestrzennym stacji oraz braku reprezentacji obszarów odległych pomiędzy stacjami. Najnowszym rozwiązaniem tego problemu jest zastosowanie radaru opadów. Radar dokonuje pośredniego pomiaru, lecz zapewnia pełne pokrycie powierzchni oraz wysoką rozdzielczość przestrzenną i czasową (1 km, 5 minut) w odniesieniu do mierzonych opadów. Pomiary można skalibrować przy użyciu zapisów z pomiarów punktowych, a następnie użyć do określenia objętości lub intensywności opadów. Serie pomiarów dokonane w czasie ze stworzonych rastrów lub map opadów można uzyskać od krajowych służb meteorologicznych, lecz zwykle ze względu na niedawne wprowadzenie tej technologii dotyczą one jedynie kilku poprzednich lat.

Analiza danych dotyczących opadów na dużych obszarach:

Dane dotyczące opadów pozyskane z pomiarów radarowych przeprowadzonych na dużym obszarze są przechowywane w formie map rastrowych. Każdą komórkę rastra można poddać analizie statystycznej na wzór pomiaru punktowego. Istotną zaletą danych statystycznych dotyczących opadów, uzyskanych dzięki pomiarom radarowym, jest ich wysoka rozdzielczość przestrzenna obejmująca obszary odległe od stacji punktowych. Ponadto umożliwiają one również zbadanie dynamiki czasowo-przestrzennej opadów. W trakcie opadów istnieje możliwość ekstrapolacji toru zjawiska burzowego i wykorzystania tej informacji na potrzeby wczesnego ostrzegania. Przechowywane dane można zastosować do modelowania poprzednich zjawisk i wykorzystać je do sporządzenia modeli spływu powierzchniowego charakteryzujących się wysokim stopniem pewności co do danych wejściowych dotyczących opadów deszczu. Takie dane mogą być szczególnie przydatne do zapewnienia wysokiej jakości modelu oraz przeprowadzenia szczegółowej analizy przeszłych wydarzeń na potrzeby przyszłych środków prewencyjnych i ochronnych.

Płynąc w głąb gruntu i do wnętrza gleby, woda deszczowa napotyka różne „stacje”, które pełnią funkcję magazynującą lub stanowią elementy opóźniające spływ. Jednym z takich elementów jest roślinność. Im większa pokrywa lub gęstość roślinności oraz powierzchnia liści, tym większy jest efekt magazynowania i opóźnienia przepływu. W kontekście deszczów o wysokiej intensywności efekty te odgrywają jedynie nieznaczną rolę w ograniczeniu opadów. Kolejną „stacją” napotykaną przez krople deszczu jest powierzchnia gleby oraz znajdujący się poniżej korpus ziemny. Istnieje kilka ogólnych reguł dotyczących tempa infiltracji lub objętości wody przenikającej do gruntu w przeliczeniu na jednostkę czasu oraz ilości powstającego spływu powierzchniowego. Im bardziej gruboziarnista jest gleba, im bardziej jest ukorzeniona i porowata, im stabilniejsze jest kruszywo i porowatość gleby, tym większe jest tempo przenikania wody w głąb gruntu. Powierzchnie gruntu i korpusy ziemne drobnoziarniste, spoiste i zasklepione charakteryzują się niskim tempem przenikania wody, a tym samym przyczyniają się do szybszego spływu powierzchniowego. Im większa intensywność opadów, tym niższy efekt infiltracyjny. Istnieje wiele strategii dotyczących obliczeń infiltracji i powstawania spływu powierzchniowego, które obejmują zarówno proste metody empiryczne/teoretyczne (SCS-CN, metoda Greena i Ampta, metoda Smitha i Parlange’a), jak i złożone strategie oparte na modelach fizycznych (równanie Richarda). Strategię Greena i Ampta często stosuje się do narzędzi służących do modelowania spływu powierzchniowego, takich jak openLISEM, FullSWOF itp.

• W przypadku scenariuszy zakładających wysoką intensywność opadów aspekt infiltracji można pominąć, odwzorowując np. w pełni nasyconą glebę na skutek poprzednich opadów.
• Przy rozpatrywaniu opadów o niskiej lub średniej intensywności, gdy konieczna jest ocena środków zagospodarowania terenu związanych z glebą oraz roślinnością, procesy infiltracyjne należy uwzględnić w sporządzanym modelu.