Methods and results of estimating calculated rain parameters for the surface runoff disposal systems of Saint-Petersburg. Part 3. For hydraulic calculations in designing and modeling with account of the uneven distribution of rain intensities areally
Authors: Волков С.Н. , Лукьянчук М.Ю. , Жукова А.Г. , Житенев А.И. , Кузьмин В.А. , Рублевская О.Н. , Гвоздев В.А. , Ерофеев В.В. , Костенко И.Г. , Игнатчик В.С. , Игнатчик С.Ю. , Кузнецова Н.В. , Феськова А.Я. 
Published: June 2023

Системы водоотведения поверхностного стока городов необходимо адаптировать к условиям изменившегося климата с учетом местных условий и особенностей схемных решений. В соответствии с мировой практикой одним из этапов перечня работ данного направления является обоснование расчетных параметров дождей для рассматриваемого климатического района. При этом для решения проектных задач достаточно корректировки нормативных климатических параметров, а для решения задач, связанных с обоснованием решений по реконструкции систем водоотведения с применением расчетных моделей, необходимо обоснование профилей расчетных дождей, представляющих собой графики изменения во времени их интенсивностей. Кроме того, необходимо обосновать расчетные параметры дождей с учетом их пространственной изменчивости. То есть для больших площадей параметры расчетных дождей необходимо преобразовать в средние значения. В мировой практике это делается путем умножения средней интенсивности дождей для заданной продолжительности, частоты и площади на соответствующий понижающий коэффициент – фактор уменьшения площади ARF (areal reduction factors). В отечественной практике при проектировании также применяется аналогичный фактор уменьшения, который назван поправочным коэффициентом, учитывающим неравномерность выпадения дождей по площади. Но достоверность значений этих поправочных коэффициентов вызывает большие сомнения, поскольку, например, при площади стока менее 4 км2 значения получены только для условий Москвы, а происхождение значений при площади стока более 4 км2 не известно. По этим причинам в Санкт-Петербурге, наряду с оценкой фактических и перспективных параметров расчетных дождей, применяемых при проектировании и моделировании, дополнительно определены закономерности распределения по площади интенсивностей дождей. В результате исследований подтверждена гипотеза о том, что площадные и точечные осадки имеют одинаковую вероятность превышения, а также обоснован вид и параметры зависимости для оценки фактических значения поправочных коэффициентов, учитывающих неравномерность выпадения дождей по площади.

Municipal 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 research in this area is the substantiation of the calculated parameters of rain for the considered climatic region. Herewith, to solve design problems, adjusting the standard climatic parameters is sufficient, whereas, to solve the problems related to the justification of decisions on the upgrade of wastewater disposal systems using calculation models, justifying the design rain profiles constituting graphs of the intensity variations over time is required. In addition, justifying the calculated parameters of rains with account of the spatial variability is needed. Beyond that, for large areas, the design rainfall parameters must be converted to average values. In world practice, this is done by multiplying the average rainfall intensity for a given duration, frequency and area by the appropriate reduction factor – areal reduction factor (ARF). In domestic practice, while designing, a similar reduction factor is also used called a correction factor that takes into account the uneven rainfall areally. However, the reliability of the values of these correction factors is very doubtful, since, for example, with a runoff area of less than 4 km2, the values are available only for the conditions of Moscow, whereas the origin of the values for a runoff area of more than 4 km2 is not known. For these reasons, in St. Petersburg, along with the assessment of the actual and prospective parameters of calculated rains used in design and modeling, the regularities of the distribution of rain intensity areally were additionally determined. As a result of the research, the hypothesis that areal and point precipitation have the same probability of exceeding was confirmed, as well as the type and parameters of the dependence were substantiated for estimating the actual values of the correction factors that take into account the unevenness of rainfall areally.