UDC 628.221
DOI 10.35776/VST.2023.04.07

Volkov Sergei, Luk’ianchuk Maksim, Zhitenev A. I., Kuz’min Valentin, Rublevskaya O. N., Gvozdev V. A., Erofeev Vasilii, Kostenko I. G., IGNATCHIK V. S., Ignatchik S. Iu., Kuznetsova N. V., Seniukovich Mikhail

Methods and results of estimating calculated rain parameters for the surface runoff disposal systems of Saint-Petersburg Part 2. For hydraulic calculations in simulation

Summary

Urban surface runoff disposal systems need to be adapted to the changing climate with account of local conditions and schematic design features. In line with the world practice, one of the stages of the works in this area is the substantiation of the calculated parameters of rain for the considered climatic region. At the same time, to fulfill the design tasks adjusting the specified climatic parameters will be sufficient. However, justifying the solutions on the upgrade of the drainage systems using computational models, substantiating the profiles of calculated rains constituting the graphs of the temporal variations of their intensity is needed. While substantiating these profiles, the following requirements were taken into account: the maximum 10-minute amount of precipitation that can cause flooding in the wastewater disposal networks; the accumulative amount of atmospheric precipitation during 1 hour that can cause flooding in the tunnel sewers. It has been established that under these requirements, the temporal variation of the rain intensity representing the design rain profile can be expressed as a continuous analytical function with two parameters: i₀ – the maximum instantaneous rain intensity (mm/h) and the empirical parameter φ (min^–1). It has been experimentally determined that for St. Petersburg, for example, with a return period of p = 1 year, φ = 0.1837 min^–1, i₀ = 40.21924 mm/h.

Ключевые слова

surface runoff disposal systems , flooding , adaptation measures , calculated parameters of rains , rain profiles

For citation: Volkov S. N., Luk’ianchuk M. Iu., Zhitenev A. I., Kuz’min V. A., Rublevskaia O. N., Gvozdev V. A., Erofeev V. V., Kostenko I. G., Ignatchik V. S., Ignatchik S. Iu., Kuznetsova N. V., Seniukovich M. A. Methods and results of estimating calculated rain parameters for the surface runoff disposal systems of Saint-Petersburg. Part 2. For hydraulic calculations in simulation. Vodosnabzhenie i Sanitarnaia Tekhnika, 2023, no. 4, pp. 53–60. DOI: 10.35776/VST.2023.04.07. (In Russian).

The further text is accessible on a paid subscription.
For authorisation enter the login/password.
Or subscribe

REFERENCES

1. Pulhin J. M., Inoue M., Shaw R., Pangilinan M. J. Q., Catudio M. L. R. O. Climate change and disaster risks in an unsecured world. In Climate Change, Disaster Risks, and Human Security. Springer: Singapore, 2021, pp. 1–19.
2. Серебрицкий И. А. Опыт Санкт-Петербурга в вопросах управления адаптацией к изменениям климата и смягчения антропогенного воздействия на климатическую систему. http://www.infoeco.ru/index.php?id=8780.
   Serebritskii I. A. Opyt Sankt-Peterburga v voprosakh upravleniia adaptatsiei k izmeneniiam klimata i smiagcheniia antropogennogo vozdeistviia na klimaticheskuiu sistemu [The experience of St. Petersburg in matters of adaptation management to climate change and mitigation of anthropogenic impact on the climatic system]. http://www.infoeco.ru/index.php?id=8780. (In Russian).
3. Павловский А. А. О ливневых затоплениях некоторых территорий Санкт-Петербурга при современных изменениях климата // Общество. Среда. Развитие. 2013. Вып. 2. С. 251–256.
   Pavlovskii A. A. [On the storm floodings of some territories of St. Petersburg with current climate changes]. Obshchestvo. Sreda. Razvitie, 2013, is. 2, pp. 251–256. (In Russian).
4. Волков С. Н., Лукьянчук М. Ю., Житенев А. И., Руб­левская О. Н., Ерофеев В. В., Игнатчик В. С., Игнатчик С. Ю., Кузнецова Н. В. Системы отведения поверхностного стока: проблемы и решения // Водоснабжение и санитарная техника. 2022. № 7. С. 53–60. DOI: 10.35776/VST.2022.07.07.
   Volkov S. N., Luk’ianchuk M. Iu., Zhitenev A. I., Rublevskaia O. N., Erofeev V. V., Ignatchik V. S., Ignatchik S. Iu., Kuznetsova N. V. [Systems for the removal of surface runoff: problems and solutions]. Vodosnabzhenie i Sanitarnaia Tekhnika, 2022, no. 7, pp. 53–60. DOI: 10.35776/VST.2022.07.07. (In Russian).
5. Игнатчик В. С., Игнатчик С. Ю., Кузнецова Н. В., Феськова А. Я. Влияние изменений климата на гидравлические режимы систем отведения поверхностного стока // Вода и экология: проблемы и решения. 2020. № 4 (84). C. 50–57.
   Ignatchik V. S., Ignatchik S. Iu., Kuznetsova N. V., Fes’kova A. Ia. [The impact of climate change on the hydraulic regimes of surface runoff management stems]. Voda i Ekologiia: Problemy i Resheniia, 2020, no. 4 (84), pp. 50–57. (In Russian).
6. Волков С. Н., Житенев А. И., Рублевская О. Н., Костенко И. Г., Игнатчик В. С., Игнатчик С. Ю., Кузнецова Н. В., Сенюкович М. А. Особенности оценки расчетных интенсивностей дождей с учетом экстремальных ливней // Водоснабжение и санитарная техника. 2021. № 7. С. 50–55. DOI: 10.35776/VST.2021.07.07.
   Volkov S. N., Zhitenev A. I., Rublevskaia O. N., Kostenko I. G., Ignatchik V. S., Ignatchik S. Iu., Kuznetsova N. V., Seniukovich M. A. [Specific features of estimating calculated rainfall rates with account of extreme rainfalls]. Vodosnabzhenie i Sanitarnaia Tekhnika, 2021, no. 7, pp. 50–55. DOI: 10.35776/VST.2021.07.07. (In Russian).
7. Третий оценочный доклад об изменениях климата и их последствиях на территории Российской Федерации. Общее резюме. – СПб.: Наукоемкие технологии, 2022. 124 с.
   Tretii otsenochnyi doklad ob izmeneniiakh klimata I ikh posledsnviiakh na territorii Rossiiskoi Federatsii. Obshchee reziume [The third estimation report on climate changes and their consequences in the territory of the Russian Federation. General resume. Saint-Petersburg, Naukoemkie Tekhnologii Publ., 2022, 124 p.].
8. Seneviratne S. I., Nicholls N., Easterling D., Goodess C. M., Kanae S., Kossin J., Luo Y., Marengo J., McInnes K., Rahimi M. Changes in climate extremes and their impacts on the natural physical environment. In Managing the Risks of Extreme Events and Disasters to Advance Climate Change Adaptation. A Special Report of Working Groups I and II of the Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC). Cambridge University Press: Cambridge, UK. New York, NY, USA, 2012, pp. 109–230.
9. Westra S., Fowler H. J., Evans J. P., Alexander L. V., Berg P., Johnson F., Kendon E. J., Lenderink G., Roberts N. M. Future changes to the intensity and frequency of shortduration extreme rainfall. Reviews of Geophysics, 2014, v. 52, pp. 522–555.
10. Лебедев С. А. Климатические изменения температуры поверхности и уровня Балтийского моря по данным дистанционного зондирования // Журнал региональных исследований. Фонд «Янтарный мост». Апрель–июнь 2014. № 1 (1). С. 78–95.
    Lebedev S. A. [Climate changes in the surface temperature and level of the Baltic Sea according to remote sensing data]. Zhurnal Regional’nykh Issledovanii. Iantarnyi Most Fund, April–June, 2014, no. 1 (1), pp. 78–95. (In Russian).
11. Волков С. Н., Лукьянчук М. Ю., Жукова А. Г., Житенев А. И., Рублевская О. Н., Ерофеев В. В., Игнатчик В. С., Игнатчик С. Ю., Кузнецова Н. В. Экономическая эффективность мероприятий по адаптации систем водоотведения поверхностного стока к условиям изменяющегося климата // Водоснабжение и санитарная техника. 2022. № 11. С. 42–48. DOI: 10.35776/VST.2022.11.05.
    Volkov S. N., Luk’ianchuk M. Iu., Zhukova A. G., Zhitenev A. I., Rublevskaia O. N., Erofeev V. V., Ignatchik V. S., Ignatchik S. Iu., Kuznetsova N. V. [Economic efficiency of measures to provide for the surface runoff disposal systems adaptation to changing climate conditions]. Vodosnabzhenie i Sanitarnaia Tekhnika, 2022, no. 11, pp. 42–48. DOI: 10.35776/VST.2022.11.05. (In Russian).
12. Волков С. Н., Лукьянчук М. Ю., Житенев А. И., Кузьмин В.А., Рублевская О. Н., Хямяляйнен М. М., Гвоздев В. А., Ерофеев В. В., Костенко И. Г., Игнатчик В. С., Игнатчик С. Ю., Кузнецова Н. В., Сенюкович М. А. Методы и результаты оценки параметров расчетных дождей для систем водоотведения поверхностного стока Санкт-Петербурга. Часть 1. Для гидравлических расчетов при проектировании // Водоснабжение и санитарная техника. 2023. № 3. С. 53–60. DOI: 10.35776/VST.2023.03.07.
    Volkov S. N., Luk’ianchuk M. Iu., Zhitenev A. I., Kuz’min V. A., Rublevskaia O. N., Khiamialiainen M. M., Gvozdev V. A., Erofeev V. V., Kostenko I. G., Ignatchik V. S., Ignatchik S. Iu., Kuznetsova N. V., Seniukovich M. A. Methods and results of estimating calculated rain parameters for the surface runoff disposal systems of Saint-Petersburg. Part 1. For hydraulic calculations while designing. Vodosnabzhenie i Sanitarnaia Tekhnika, 2023, no. 3, pp. ­53–60. DOI: 10.35776/VST.2023.03.07. (In Russian).
13. Молоков М. В., Шигорин Г. Г. Дождевая и общесплавная канализация. – М., Издательство Министерства коммунального хозяйства РСФСР, 1954. 241 с.
    Molokov M. V., Shigorin G. G. Dozhdevaia i obshchesplavnaia kanalizatsiia [Storm and combined sewer systems. – Мoscow, RSFSR Public Utilities Ministry Publishers’, 1954. 241 p.].
14. Курганов А. М. Закономерности формирования и движения дождевых стоков в безнапорных трубопроводах: Дисс. ... доктора технических наук. – Л., 1980. 433 с.
    Kurganov A. M. Zakonomernosti formirovaniia i dvizheniia dozhdevykh stokov v beznapornykh trunoprovodakh [Regularities of the formation and movement of rainwater in gravity pipelines. Doctoral dissertation, Leningrad, 1980, 433 p.].
15. Алексеев М. И., Курганов А. М. Организация отведения поверхностного (дождевого и талого) стока с урбанизированных территорий: учебное пособие. – М.: Издательство АСВ; СПб.: СПбГАСУ, 2000. 352 с.
    Alekseev M. I., Kurganov A. M. Organizatsiia otvedeniia poverkhnostnogo (dozhdevogo i talogo) stoka s urbanizirovannykh territorii: uchebnoe posobie [Establishing removal of surface (rain and melt) runoff from urban areas: a training manual. Moscow, ASV Publ., Saint-Petersburg, SPbGASU, 2000. 352p.].
16. Froehlich D. C. Mathematical formulations of NRCS 24-hour design storms. Journal of Irrigation and Drainage Engineering, 2009, v. 135 (2), pp. 241–247. DOI: 10.1061/(ASCE)0733-9437.
17. Chow V. T., Maidment D. R., Mays L. W. Applied hydrology. Mc Graw-Hill, 1988.
18. Alfieri L., Laio F., Claps P. A simulation experiment for optimal design hyetograph selection. Hydrological Processes, 2008, v. 22, pp. 813–820. DOI:10.1002/hyp.6646.
19. Sifalda V. Entwicklung eines Berechnungsregens für die Bemessung von Kanalnetzen. Gwf-Wasser/Abwasser, 1973, 114, 435–440.
20. Desbordes M. Urban runoff and design storm modelling. In Proceedings of the International Conference on Urban Storm Drainage, Southampton, UK, 11–14 April 1978. Pentech Press: London, UK, 1978, pp. 353–361.
21. Watt W. E., Chow K. C. A., Hogg W. D., Lathem K. W. A 1-h urban design storm for Canada. Canadian Journal of Civil Engineering, 1986, v. 13, pp. 293–300.
22. Vašková I. Cálculo de las curvas intensidad-duración-frecuencia mediante la incorporación de las propiedades de escala y de dependencia temporales. PhD Thesis. Universitat Politècnica de València, Valencia, Spain, 2001.
23. Игнатчик В. С., Игнатчик С. Ю., Кузнецова Н. В., Сенюкович М. А. Двухпараметрический метод формирования профилей расчетных дождей // Военный инженер. 2022. № 3 (25). C. 6–12.
    Ignatchik V. S., Ignatchik S. Iu., Kuznetsova N. V., Seniukovich M. A. [Two-parameter method for developing calculated rainfall profiles]. Voennyi Inzhener, 2022, no. 3 (25), pp. 6–12. (In Russian).