- •Тема 1. Предмет и задачи гидрологии.
- •Тема 2. Гидрология рек. Река и речной бассейн.
- •Характеристики бассейна и реки.
- •Тема 3. Речной сток и его характеристики.
- •Тема 4. Норма годового стока при различных периодах наблюдений. Норма годового стока при достаточном периоде наблюдений.
- •Погрешность гидрометрических измерений и расчетных характеристик.
- •Выбор расчетного периода.
- •Определение нормы годового стока при непродолжительном периоде наблюдений.
- •Определение нормы годового стока при отсутствии гидрометрических наблюдений.
- •Тема 5. Интегральные кривые стока.
- •Использование интегральной кривой стока и лучевого масштаба.
- •5.2.Интегральная кривая стока в косоугольных координатах
- •Метод Сапира и.Л.
- •Тема 6. Применение теории вероятностей к расчетам колебания годового стока
- •3. Коэффициент асимметрии характеризует степень несимметричности ряда рассматриваемой случайной величины относительно ее среднего значения и вычисляется по формуле
- •Относительные средние квадратические ошибки определения коэффициентов вариации Cv и асимметрии Cs вычисляются по формулам с.Н. Крицкого и м.Ф. Менкеля:
- •Величины этих ошибок даются в готовом виде в специальных таблицах (см. Таблицу 120 и таблицу 121).
- •Тема 7.Максимальный расход воды
- •Понятие максимального и максимального расчетного расходов
- •1.2.Факторы формирования максимальных расходов воды.
- •1.3. Вычисление максимальных расходов рек по гидрологическим наблюдениям
- •1.4. Вычисление максимальных расходов дождевых паводков при отсутствии материалов наблюдений
- •Формула д. Л.Соколовского.
- •2. Формула а.В. Огиевского.
- •3.Формула г.А. Алексеева
- •Тема 8. Минимальный расход воды.
- •Тема 9. Русловые процессы.
- •Расчеты стока наносов
- •Влекомые наносы.
- •Расчет заиления водохранилищ
- •Тема №10 Гидрологический режим водохранилищ. Водный баланс. Учет стока воды через гэс.
- •10.1.Типы водохранилищ
- •10.2. Гидрологический режим водохранилищ
- •10.2.1.Ветро-волновой режим
- •10.2.2.Уровненный режим
- •Тема 11. Гидрологические прогнозы при эксплуатации водохранилища.
- •11.1. Краткосрочные прогнозы притока воды.
- •11.2. Долгосрочные прогнозы притока воды.
- •Тема 12. Гидрологические расчеты и управление работой водохранилища при эксплуатации гэс.
Выбор расчетного периода.
Наибольшей ошибка будет тогда, когда расчетный ряд состоит из одной многоводной или одной маловодной фазы. И чтобы исключить возможность попадания в одну из фаз необходимо исследовать цикличность колебания годового стока и в многолетнем ряду последовательных наблюдений выбрать репрезентативный расчетный период.
Наглядное и практическое представление о циклах колебания годового стока дают интегральные кривые отклонений годовых значений стока от среднего его значения, за весь период наблюдений. Интегральные кривые удобны также и для оценки репрезентативности имеющегося сравнительно короткого ряда наблюдений одной реки относительно циклов изменения водности в течении длительного многолетнего периода другой реки-аналога (с рядом непрерывным и надежным, длительностью 20-30 лет в районах избыточного и достаточного увлажнения и более 30 лет в засушливых районах), т.е. учитываются факторы формирующие устойчивость нормы стока.
Определение нормы годового стока при непродолжительном периоде наблюдений.
Если погрешность расчета среднего значения (нормы) больше 10%, или погрешность расчета коэффициента вариации больше 15%, то ряд считается коротким. В этом случае средний годовой сток, полученный по имеющемуся короткому ряду, приводится к многолетнему расчетному периоду по реке-аналогу.
В качестве аналогов для расчетной реки или створа выбираются расположенные вблизи водосборы, отвечающие следующим условиям:
- Расчетная река и река-аналог должны находиться в пределах одного гидрологически однородного района. Колебания стока на обеих реках должны носить синхронный характер.
- Обе реки должны иметь сходные гидрографические и морфометрические характеристики. Особое внимание следует обращать на коэффициенты озерности, залесенности, заболоченности, среднюю высоту водосбора и уклон реки. Площади водосборов должны различаться не более чем в 5-10 раз.
- Режим реки-аналога не должен искажаться под действием антропогенных факторов.
- Ряд наблюдений на реке-аналоге должен быть длиннее, чем на расчетной реке на 10-15 лет (не менее). Совместный период наблюдений должен составлять не менее 10 лет.
Не менее важна и достаточно тесная коррелятивная связь стока за годы одновременных наблюдений на рассматриваемом водосборе и его аналоге.
Наиболее распространенным способом является построение графических связей годового стока в двух рассматриваемых створах за период совместных наблюдений или по интегральным кривым (рис. 4.1).
Все нанесенные точки не ложатся на одну линию, они располагаются некоторой полосой. Можно сделать вывод, что с увеличением модуля стока одной реки, увеличивается модуль стока другой, однако, точного соответствия не наблюдается. Таким образом, связь между годовыми модулями стока этих рек является корреляционной.
Прямая, проведенная с таким расчетом, чтобы сумма квадратов отклонений от нее ординат у отдельных точек была бы наименьшей, дает наиболее вероятные значения у, отвечающие заданным значениям х. Эта прямая называется линией регрессии у по х.
Прямая, соответствующая наименьшей сумме квадратов отклонений от нее абсцисс х, называется линией регрессии х по у и дает наиболее вероятные значения х, отвечающие заданным значениям у.
Рис. 4.1. Зависимость между среднегодовыми модулями стока рек №1 и №2
Линии регрессии пересекаются в точке, соответствующей средним значениям переменных у и х. Коэффициенты, определяющие углы наклона прямых регрессии к осям координат, называются коэффициентами регрессии. На рисунке они определяются, как tg α и tgβ.
Тесноту связи между двумя рядами характеризует коэффициент корреляции r.
Если α или β=0, то и r=0, точки разброаны по всему полю графика, связь между рядами отсутствует. Если существует строгая зависимость, то линии регресса совпадают, r=1.
В целом, связь считается достаточно тесной при .
Кроме того, коэффициент парной корреляции r определяется по формуле:
(коэффициент корреляции – мера тесноты связи двух переменных);
где yi и xi – соответственные значения годового стока рассматриваемых рядов;
y0 и x0 – среднее значение годового стока каждого ряда.
Или через модульные коэффициенты коэффициент парной корреляции имеет вид:
;
где CVX и CVy – коэффициенты вариации годового стока в этих пунктах за период одновременных наблюдений n лет.
где Kx и Ky – модульные коэффициенты годового стока соответственно аналога и в приводимом створе;
модульный коэффициент - это отвлеченное число и может быть выражено через расход, модуль стока, слой стока, объем стока по формуле:
где CVX и CVy – коэффициенты вариации годового стока в этих пунктах за период одновременных наблюдений n лет.
Вычисление коэффициентов корреляции и определение уравнения прямой регрессии связи двух переменных сводятся в специальную таблицу.
Ошибка нормы годового стока короткого ряда приведенного к многолетнему слагается из ошибки средней величины (s1) многолетнего ряда наблюдений в опорном пункте на реке аналоге и ошибки корреляции (s2), возникающей в следствии рассеивания точек на графике связи и равна:
;
где s1 и s2 определяется по формуле:
; ;
где - коэффициент вариации годового стока в приводимом створе за период одновременных наблюдений;
r - коэффициент корреляции связи годового стока в обоих створах;
n - число лет одновременных наблюдений.