Современные проблемы расчетов максимального стока

А.В. Сикан
Кафедра гидрологии суши
Современные проблемы
расчетов максимального стока
2
СОВРЕМЕННЫЕ ПРОБЛЕМЫ РАСЧЕТОВ МАКСИМАЛЬНОГО СТОКА
Организационные проблемы
Методические проблемы
Проблемы финансирования
Проблемы расчета при наличии
данных наблюдений
Сокращение сети гидрологических
станций и постов
Проблема получения
гидрометеорологической
информации
Проблема специалистов
Проблемы нормативной базы
Проблемы программного
обеспечения
Проблемы расчета при
отсутствии данных наблюдений
Проблемы расчета
нестандартных гидрологических
характеристик
Проблемы учета антропогенных
факторов
Проблемы расчета составляющих
водного баланса
Схема расчета максимальных расходов
При отсутствии
данных
Весеннее
половодье
Средние и
малые реки
Редукционная
формула
При наличии
короткого ряда
Редукционная
формула
типы 1 и 2
При наличии
длинного ряда
Восстановление
по ряду аналога
Дождевые
паводки
Средняя
река
3
Малая
река
Формула
предельной
интенсивности
Расчет по ряду
статистических
параметров
Вход в таблицу
координат
аналитической
кривой
обеспеченностей
Определение расхода расчетной обеспеченности
4
Гидрологический ряд считается однородным, если в
течение всего рассматриваемого периода условия
формирования стока оставались неизменными.
Антропогенное воздействие и природные
катаклизмы могут привести к изменению условий
формирования стока и нарушить однородность ряда.
В этом случае традиционные методы статистической
обработки данных применять нельзя.
Однако на практике проверка однородности
гидрологических рядов нередко носит формальный
характер и выполняется только потому, что этого
требуют нормативные документы.
Проверка рядов на однородность
5
Критерии
1. Стьюдента
Проверка по среднему значению
2. Фишера
Проверка по дисперсии
3. Уилкоксона
Чувствителен к характеристикам положения
4. Зигеля-Тьюки
Чувствителен к характеристикам рассеивания
5. Диксона
6. Смирнова-Граббса
Для контроля точек, отклоняющихся
от кривых обеспеченностей в области
малых и больших значений
Причины опровержения гипотезы об однородности в
условиях коротких выборок
1.
6
Наличие в исходных данных ошибок или опечаток.
2. Ошибки в данных, являющиеся следствием неправильной обработки
исходной информации (ошибки при экстраполяции кривой Q = f(H),
недоучет воды на пойме, неправильное восстановление ряда и т. д.).
3. Неправильный выбор математической модели для описания
вероятностной структуры ряда.
4. Выборочная асимметрия ряда существенно отличается от нуля.
5. Нерепрезентативность выборки вследствие ее небольшой
продолжительности (только один цикл водности, группировка экстремумов
в одной части ряда).
6. Наличие расхода очень редкой повторяемости.
7. Генетическая неоднородность.
8. Неоднородность, как следствие изменения условий формирования стока.
7
Из всех перечисленных причин только две последние указывают
на неоднородность ряда.
В остальных случаях задача решается за счет:
• устранения ошибок и опечаток
• удлинения ряда с использованием рек-аналогов
• корректировки параметров распределения с учетом реальной
обеспеченности входящего в выборку исторического максимума
• корректного выбора математической модели для описания
вероятностной структуры ряда.
8
Расчет максимальных расходов весеннего половодья
Qp 
k0 h p  p F
F  c 
n
 1 2
Q1% ( F  c) n
k0 
h1% F1 2
h p  f (h, Cv , Cs Cv )
(1)
(2)
(3)
9
Формула предельной
интенсивности
Основные параметры формулы
1. Параметры редукции осадков
qmax   a
2. Время добегания
(1)
3. Коэффициент стока
q p  q  H1%   p
*
1%
(2)
Qp  q1*%  H1%   p F
(3)
Недостатки
1. Линейность модели –
положение изохрон и время
добегания принимаются
постоянными
2. Используется объемный
коэффициент стока
10
Исходные данные при расчете по формуле предельной
интенсивности
• Природная зона
• Тип почв
• Морфологическое описание русла и поймы
• Тип редукции осадков (ТР)
• Средневзвешенный уклон русла реки Iр, ‰
• Средний уклон водосбора Iв, ‰
• Максимальный суточный слой осадков H1% , мм