Гидрометрических наблюдений

 

Определение расчетных гидрологических характеристик при наличии данных гидрометрических наблюдений достаточной продолжительности (N ≥ 25 лет) осуществляется путем применения функций распределения вероятности превышения (кривых обеспеченности).

Основой построения кривой обеспеченности служит ряд эмпирических данных гидрометрических наблюдений за стоком воды, например, расходов воды в реке.

Имеющиеся данные гидрометрических наблюдений ранжируют, т.е. располагают данные эмпирических наблюдений в убывающем порядке.

 

Рис. 7.2.2.1. Прогнозирование расходов воды в реке при наличии данных

гидрометрических наблюдений (путем построения кривых обеспеченности)

Определяется эмпирическая ежегодная вероятность превышения расходов воды

P_m = m / (n+1) 100%,

где m-порядковый номер члена ряда; n-общее число членов ряда.

Полученные данные наносятся на график Q = f(p).

К полученному семейству точек подбирается аналитическая кривая обеспеченности или проводится сглаженная (усредняющая) эмпирическая кривая обеспеченности:

Кривая обеспеченности характеризует распределение расходов воды и показывает, в каком числе случаев, выраженном в процентах, из общего числа, принятых за 100%, будет наблюдаться или превышена (не превышена) данная величина среднегодового расхода.

При этом термин «вероятность превышения (обеспеченность)», например, р = 1% означает, что превышение расхода вероятно в одном случае из 100, а «вероятность превышения (обеспеченность)», например р = 99% указывает, что расход воды обеспечен в 99 случаях из 100.

Иногда в расчетах используют термин повторяемость расходов воды в зависимости от водности года.

Соотношения величин обеспеченности р (%) и повторяемости m представлены в таблице 7.2.2.1.

Таблица 7.2.2.1

Соотношения величин вероятности превышения (обеспеченности) р%

и повторяемости m

Водность года	Обеспеченность, р (%)	Повторяемость, m	Расчет значений р (%) и m
катастрофически многоводный	0,1	1 случай из 1000	m = 100/р
очень многоводный		1 случай из 100
многоводный		1 случай из 20
средне многоводный		1 случай из 10
средней водности		1 случай из 2	m = 100/(100-р)
средне маловодный		1 случай из 10
маловодный		1 случай из 20
очень маловодный		1 случай из 100
Катастрофически маловодный	99,9	1 случай из 1000

 

Кривая обеспеченности обычно характеризуется тремя параметрами: средним арифметическим значением ряда Q_о, коэффициентом вариации (изменчивости) С_V и коэффициентом асимметрии С_S. Эти параметры кривой распределения (обеспеченности) являются обычно вполне достаточными при решении гидрологических задач. С их помощью может быть установлена вероятность превышения или не превышения конкретного (заданного) значения стока (например, расхода воды).

Для вычисления величин, характеризующих кривую обеспеченности, используют методы математической статистики.

Среднее многолетнее значение расхода воды определяют по формуле

где Q_i – среднегодовое значение расхода воды;

n – число лет гидрометрических наблюдений.

Коэффициент вариации С_V характеризует изменчивость ряда наблюдений и определяется по формуле

Коэффициент асимметрии С_S характеризует несимметричность кривой обеспеченности и определяется по формуле

В этих формулах К_i – модульный коэффициент года наблюдений i; N – число лет наблюдений.

Задачи по определению расчетных гидрологических характеристик при недостаточности данных наблюдений является промежуточной между рассмотренной нами и задачей по прогнозированию гидрологических характеристик при отсутствии данных гидрометрических наблюдений.

Поэтому более подробно рассмотрим решение задачи по прогнозированию характеристик стока, например, расхода воды в реке при отсутствии данных гидрометрических наблюдений.