Определение нормы годового стока при отсутствии данных

При отсутствии данных гидрометрических наблюдений в расчетном створе применяют региональные методы расчета гидрологических характеристик, основанные на результатах обобщения гидрометеорологических наблюдений в районе проектирования. При этом параметры распределения и расчетные значения определяют с помощью следующих основных методов:

- водного баланса;

- гидрологической аналогии;

- осреднения в однородном районе;

- построения карт изолиний;

- построения региональных зависимостей стоковых характеристик от основных физико-географических факторов водосборов;

- построения зависимостей между погодичными стоковыми характеристиками и стокоформирующими факторами.

Параметры распределения годового стока (среднее, коэффициент вариации, отношение коэффициента асимметрии к коэффициенту вариации и коэффициент автокорреляции) при отсутствии наблюдений за стоком в расчетном створе определяют по рекам-аналогам.

Среднее многолетнее значение стока (в модулях или слоях стока) на равнинной территории определяют линейной интерполяцией между изолиниями стока по центру тяжести водосбора, т.к. карты речного стока составляют по значениям стока, отнесенным не к точке, а к центру бассейна (предполагается, что сток реки равномерно распределен по всему бассейну).

В случае пересечения водосбора несколькими изолиниями средневзвешенное значение стока вычисляют по формуле:

 

q_ср = (q₁A₁ + q₂A₂ + … + q_n A_n) / A, (73)

 

где q₁ , q₂ , …, q_n - средние значения стока между соседними изолиниями, пересекающими водосбор; А_1, А_2, …, А_n – соответствующие площади между изолиниями; А – общая площадь водосбора до расчетного створа.

 

Вопросы для самоконтроля

1. Основная цель инженерной гидрологии.

2. Расчетные гидрологические характеристики.

3. Классификация методов, применяемых при расчете основных гидрологических характеристик.

4. Норма годового стока.

5. Вычисление нормы годового стока при наличии данных гидрометрических наблюдений.

6. Вычисление нормы годового стока при недостаточности данных гидрометрических наблюдений.

7. Вычисление нормы годового стока при отсутствии данных гидрометрических наблюдений.

 

Список литературы

Основная

1. Михайлов, В. Н. Гидрология. [Текст]: учеб. для вузов / В. Н. Михайлов, А. Д. Добровольский, С. А. Добролюбов. – 3-е изд., стер. – М.: Высш. шк., 2008. – 463 с. - ISBN978-5-06-005815-4.

2. Бондаренко, Ю. В. Методы полевых гидрологических и метеорологических исследований. [Текст]: учеб. пособие / Ю. В. Бондаренко. – 2-е изд. доп. и исп. – Саратов.: Издательский центр «Наука», 2011. – 202 с. - ISBN 978-5-9999-0885-8.

3. Кожемяченко, И. В. Гидрометрия. [Текст]: учеб. пособие / И. В. Кожемяченко, Ю. В. Бондаренко, О. В. Гуцол, О. Н. Жихарева. - ФГОУ ВПО «Саратовский ГАУ»; Саратов, 2010. – 160 с. - ISBN978-5-7011-0603-9.

 

Дополнительная

1. СП 11-103-97. Инженерно-гидрометеорологические изыскания для строительства [Текст]. – М.: Госстрой РФ, 1997 г.

2. СП 33-101-2003. Определение основных гидрологических характеристик [Текст]. – М.: Госстрой РФ, 2004 г.

3. ГОСТ 19179-73. Гидрология суши. Термины и определения [Текст]. – М.: Госстандарт СССР, 1988 г.

4. Бондаренко, Ю. В. Климатология, метеорология и гидрология. [Текст]: учеб. пособие / Бондаренко Ю. В., Афонин В. В., Желудкова С. В. - ФГОУ ВПО «Саратовский ГАУ»; Саратов, 2010 – 183 с.

5. Базы данных, информационно-справочные и поисковые системы:

- электронная библиотека СГАУ - http://library.sgau.ru;

- научная электронная библиотека - http://еlibrary.sgau.ru/;

- электронные данные Росгидромета: http://meteorf.ru;

- электронные данные Государственного гидрологического института - http://www.hydrology.ru.

 

ЛЕКЦИЯ 11

Эмпирические и аналитические кривые обеспеченности

Использование методов теории вероятности и математической статистики

Гидрологические явления и процессы обусловлены действием многих факторов, т.е. являются многофакторными.

Например, годовой сток зависит от количества и распределения во времени осадков, температуры воздуха и почвы, почвенного и растительного покрова, рельефа и т.д.

Учесть влияние каждого фактора на сток в явном виде невозможно. Поэтому для выявления закономерностей, свойственных совокупности явлений, применяют статистические методы. Основные гидрологические характеристики при этом рассматриваются как совокупность случайных величин, а их колебания во времени как случайный (стохастический, вероятностный) процесс.

Случайными считают величины, принимающие те или иные значения с определенными вероятностями.

Теоретическим обоснованием возможности рассмотрения гидрологических рядов как совокупности случайных величин являются предельные теоремы вероятности. Одно из положений теорем, основанное на законе больших чисел, отмечает, что при очень большом числе случайных однородных явлений средний их результат перестает быть случайным и может быть предсказан с большой степенью определенности. Согласно другому положению явления, возникающие под действием суммы большого числа независимых (слабо зависимых) случайных факторов, образуют случайную совокупность, подчиняющуюся статистическим законам.

Гидрологические явления в основном удовлетворяют этим положениям.

Главная задача расчетов стока с использованием методов теории вероятностей и математической статистики заключается в получении надежных его характеристик в период будущей эксплуатации водохозяйственных объектов. Основанием для таких расчетов являются данные о стоке за прошедшее время.

 

Изменчивость годового стока

 

В связи с изменением физико-географических факторов во времени, как отмечалось ранее, сток каждой реки колеблется от года к году. Размах этих колебаний определяется как амплитуда колебаний (А):

 

А = Q_max - Q_min (74)

 

Отклонение каждого члена ряда от среднего арифметического составляет:

 

ΔQ (75)

 

А можно ли получить осредненный показатель = ∑∆Q / n по всему ряду?

Нет!!! Так как сумма всех отклонений равна нулю, то и среднее отклонение тоже равно нулю, т.е. этим показателем оценивать изменчивость рядов, сравнивать их между собой нельзя.

Поэтому мерой изменчивости (рассеяния) значений исследуемого ряда служит среднеквадратическое отклонение - σ (квадрат как положительных, так и отрицательных отклонений положителен).

 

. (76)

 

Величина σ имеет размерность членов исходного ряда.

Для сопоставления степени изменчивости отдельных рядов, различающихся своими средними значениями, вычисляют коэффициент вариации, численно равный отношению среднеквадратического отклонения к среднеарифметическому:

 

, (77)

 

где К = - модульный коэффициент.

Коэффициент вариации является безразмерной (относительной) характеристикой изменчивости статистического ряда.

С помощью коэффициента вариации можно определить относительную (в процентах) среднеквадратическую ошибку нормы стока по формуле:

 

. (78)

 

При одном и том же С_ν , чем больше n, тем меньше έ_Q. Применительно к норме стока в соответствии с СП 33-101-2003 относительная среднеквадратическая ошибка не должна превышать 10 %. Отсюда число лет для вычисления нормы должно быть:

 

n ≥ 100 C (79)