Определение параметров аналитических кривых обеспеченности стока

 

Основные параметры аналитических кривых обеспеченности можно определить тремя методами: методом моментов, методом приближенно наибольшего правдоподобия, графоаналитическим методом.

Метод моментов. Основные положения метода рассмотрены ранее (раздел 11. 4). В соответствии с этим методом:

 

= _i /n; (89)

 

; (90)

 

C_s = . (91)

 

Метод приближенно наибольшего правдоподобия (Р. Фишер, англ.). Коэффициент вариации C_v и коэффициент асимметрии C_s для трехпараметрического гамма – распределения Крицкого – Менкеля определяют этим методом в зависимости от статистик λ₂ и λ_3, вычисляемых по формулам:

 

λ₂ = i / (n – 1); (92)

λ_{3 = I}lg K_i / (n – 1), (93)

 

где К_i – модульный коэффициент рассматриваемой гидрологической характеристики.

По полученным значениям статистик λ₂ и λ₃ определяют коэффициенты вариации и асимметрии по номограммам [СП 33 – 101 -2003].

Графоаналитический метод (метод Г. А. Алексеева). На начальных стадиях проектирования допускается определение параметров биномиального распределения графоаналитическим методом, осуществляемое в следующем порядке:

1. Имея ранжированный ряд расходов Q_i определяют обеспеченность Р_% каждого члена ряда и строят на клетчатке вероятностей эмпирическую кривую обеспеченности. С нее снимают три характерные ординаты Q_5%, Q_50% и Q_95%;

2. По найденым ординатам вычисляется коэффициент скошенности S по уравнению (87).

3. По таблицам нормированных отклонений от среднего значения ординат распределения биномиальной кривой [СП 33 – 101 -2003] находится С_s, т.к. S = f(C_s).

 

4. σ = (Q₅ – Q₉₅) / (Ф₅ – Ф₉₅); (94)

= Q₅₀ – Ф₅₀ σ, (95)

 

где Ф₅, Ф₅₀ и Ф₉₅ - нормированные ординаты биномиальной кривой распределения, соответствующие вычисленному значению коэффициента скошенности S.

 

1. С_v = σ / . (96)

 

Особо следует подчеркнуть, что метод моментов применим для определения параметров и биномиальной кривой, и кривой трехпараметрического гамма – распределения, метод приближенно наибольшего правдоподобия только для определения параметров кривой трехпараметрического гамма – распределения, а графоаналитический метод – для биномиальной кривой.

Вопросы для самоконтроля

1. Аналитические кривые обеспеченности.

2. Основные параметры аналитической кривой.

3. Основные методы определения параметров аналитической кривой.

4. Метод моментов.

5. Метод наибольшего правдоподобия.

6. Графоаналитический метод.

 

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 13

ВНУТРИГОДОВОЕ РАСПРЕДЕЛЕНИЕ СТОКА

Общие сведения

 

Внутригодовое распределение стока рек России отличается большим разнообразием. Изучение внутригодового распределения стока имеет большое значение с точки зрения регулирования стока рек при использовании водных ресурсов для различных водохозяйственных целей, определения параметров водохранилищ и ГТС.

Расчет внутригодового распределения стока дает возможность установить не только закономерность в колебании стока по годам, но и степень изменчивости стока по сезонам и месяцам каждого года.

Точное определение распределения стока в году затруднено, т.к. на внутригодовое распределение стока влияет целый ряд физико-географических факторов и хозяйственная деятельность человека.

К первым относятся:

Климатические факторы: температура, осадки и испарение в году. Климатические факторы имеют географическую зональность, что позволило Б. Д. Зайкову создать классификацию рек по типу внутригодового распределения стока. С севера на юг увеличивается доля весеннего стока, которая, например, в Заволжье составляет до 95-97% от годового стока.

Озерность. Озера обладают наибольшей регулирующей способностью: растягивают половодья, уменьшают максимальные расходы и увеличивают сток в межень. Наибольший регулирующий эффект у озер, расположенных в нижней части бассейна.

Заболоченность. Регулирующая эффективность болот зависит от типа болот и их гидрологического режима. Регулирующее влияние болот увеличивается от верховых болот к переходным и низинным

Размер и рельеф бассейна. Чем больше бассейн, тем больше доля грунтового питания, тем устойчивее сток в межень. На суходолах и малых реках практически весь сток приходится на весну.

Лесистость. Лес увеличивает продолжительность половодья и перераспределяет поверхностный и подземный сток. Особенно эффективны лесные полосы из-за рационального размещения по водосбору.

И здесь мы уже переходим к хозяйственной деятельности человека, которая может существенно изменить распределение стока в году путем строительства прудов и водохранилищ, осушения болот, устройства лесозащитных полос, проведения агротехнических мероприятий.

Внутригодовое распределение стока для какого-либо пункта реки не остается постоянным, оно изменяется из года в год.

Расчет внутригодового распределения стока заключается в составлении или выборе из множества возможных случаев одного или нескольких расчетных, отвечающих требованиям проектирования.

Наиболее правильным методом является метод водного баланса, когда надо решить уравнение относительно стока у для каждого месяца или сезона:

 

y = x – E ± u, (97)

где x- осадки; E- суммарное испарение; ±u- аккумуляционный член, показывающий изменение водного баланса в бассейне за изучаемый период времени.

Однако точный учет u и E затруднен, из-за чего метод водного баланса не нашел пока широкого применения.

В настоящее время применяются способы расчета внутригодового распределения стока, основанные на изучении закономерностей распределения стока и применения методов математической статистики.

Возможны два способа представления характеристик распределения стока: календарный и в порядке убывания расходов, т.е. в виде кривой обеспеченности расходов. Недостатком кривой является отсутствие представления о календарной последовательности и при подробном проектировании она не применяется.