Товары в корзине: 0 шт Оформить заказ
Стр. 1 

122 страницы

Купить бумажный документ с голограммой и синими печатями. подробнее

Цена на этот документ пока неизвестна. Нажмите кнопку "Купить" и сделайте заказ, и мы пришлем вам цену.

Распространяем нормативную документацию с 1999 года. Пробиваем чеки, платим налоги, принимаем к оплате все законные формы платежей без дополнительных процентов. Наши клиенты защищены Законом. ООО "ЦНТИ Нормоконтроль"

Наши цены ниже, чем в других местах, потому что мы работаем напрямую с поставщиками документов.

Способы доставки

  • Срочная курьерская доставка (1-3 дня)
  • Курьерская доставка (7 дней)
  • Самовывоз из московского офиса
  • Почта РФ

Рекомендации могут быть использованы при гидрологических расчетах для проектирования, строительства и эксплуатации различных водохозяйственных и гидротехнических сооружений на водных объектах России и обеспечивающие их безопасность. В Рекомендациях рассматривается обработка исходной гидрометрической информации в пунктах гидрометрических наблюдений достаточной продолжительности.

 Скачать PDF

Оглавление

Предисловие

Введение

1 Общие указания

2 Оценка параметров и квантилей распределения по однородным данным

3 Оценка параметров и квантилей распределения по неоднородным данным

4 Случайные погрешности выборочных параметров

5 Учет случайных погрешностей исходных данных при оценке параметров распределения

6 Учет выдающихся значений гидрологических характеристик при оценке параметров распределения

7 Оценка боковой приточности

8 Годовой сток воды и его внутригодовое распределение

9 Максимальный сток воды весеннего половодья и дождевых паводков

10 Расчетные гидрографы стока воды рек весеннего половодья и дождевых паводков

11 Минимальный сток воды рек

12 Наивысшие уровни воды рек и озер

13 Приложения А. Примеры расчета

14 Приложение Б. Ординаты кривых трехпараметрического гамма-распределения С.Н. Крицкого и М.Ф. Менкеля

Литература

Нормативные ссылки:
Стр. 1
стр. 1
Стр. 2
стр. 2
Стр. 3
стр. 3
Стр. 4
стр. 4
Стр. 5
стр. 5
Стр. 6
стр. 6
Стр. 7
стр. 7
Стр. 8
стр. 8
Стр. 9
стр. 9
Стр. 10
стр. 10
Стр. 11
стр. 11
Стр. 12
стр. 12
Стр. 13
стр. 13
Стр. 14
стр. 14
Стр. 15
стр. 15
Стр. 16
стр. 16
Стр. 17
стр. 17
Стр. 18
стр. 18
Стр. 19
стр. 19
Стр. 20
стр. 20
Стр. 21
стр. 21
Стр. 22
стр. 22
Стр. 23
стр. 23
Стр. 24
стр. 24
Стр. 25
стр. 25
Стр. 26
стр. 26
Стр. 27
стр. 27
Стр. 28
стр. 28
Стр. 29
стр. 29
Стр. 30
стр. 30

Федеральная служба России по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды

Г осударственное учреждение «ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ГИДРОЛОГИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ»

Методические рекомендации по определению расчетных гидрологических характеристик при наличии данных гидрометрических наблюдений

С анкт-Петербург

2005

Оглавление

стр.

Предисловие.................................................................................................5

Введение......................................................................................................6

I.    Общие указания............................................................................................................7

2.Оценка параметров и квантилей распределения по однородным данным...................12

3.Оценка параметров и квантилей распределения по неоднородным данным................21

4. Случайные погрешности выборочных параметров .............................................22

5. Учет случайных погрешностей исходных данных при оценке параметров

распределения..............................................................................................23

6. Учет выдающихся значений гидрологических характеристик при оценке

параметров распределения..............................................................................24

7.    Оценка боковой приточности.........................................................................26

8.    Годовой сток воды и его внутригодовое распределение.......................................27

9.    Максимальный сток воды весеннего половодья и дождевых паводков....................35

10.    Расчетные гидрографы стока воды рек весеннего половодья и дождевых

паводков......................................................................................................39

II.    Минимальный сток воды рек........................................................................43

12.    Наивысшие уровни воды рек и озер...............................................................44

13.    Приложения А...........................................................................................48

14. Приложения Б...........................................................................................85

Литература..................................................................................................122

4

Эмпирические кривые распределения ежегодных вероятностей превышения строятся на клетчатках вероятностей. Тип клетчатки вероятностей выбирается в соответствии с принятой аналитической функцией распределения вероятностей и полученного отношения коэффициента асимметрии Cs к коэффициенту вариации Cv. [17]. Наиболее часто применяется клетчатка вероятностей нормального закона распределения, на которой кривые обеспеченности нормального закона представляются в виде прямых линий. Эта клетчатка в технической литературе по гидрологии, как правило, называется клетчатка вероятностей для кривых распределения с умеренной асимметричностью. При положительной асимметрии на этой клетчатке эмпирические и аналитические кривые обеспеченности имеют вогнутую форму, при отрицательной асимметрии - выпуклую форму, а при отсутствии асимметрии - в виде прямой линии.

Для сглаживания и экстраполяции эмпирических кривых распределения ежегодных вероятностей превышения (кривых обеспеченностей), как правило, применяются трехпараметрические распределения: Крицкого-Менкеля при любом отношении CJC( Приложение Б, таблица 1), распределение Пирсона III типа (биномиальная кривая) при Cs/Cv > 2 (Приложение Б, таблица 2), лог-нормальное распределение при Cs > 3(\- + Cv3 и другие распределения, имеющие предел простирания случайной переменной от нуля, или положительного значения, до бесконечности. При надлежащем обосновании допускается применять двухпараметрические распределения, если эмпирическое отношение Cs/Cv и аналитическое отношение Cs/Cv, свойственное данной функции распределения, приблизительно равны. При этом необходимо произвести анализ принимаемой функции распределения вероятностей с точки зрения ее пределам простирания. Необходимо также установить при каком соотношении параметров распределения кривая распределения уходит в отрицательную область с тем, чтобы исключить из дальнейшего применения эту область в практике гидрологических расчетов существенно положительных случайных величин (например, различные характеристики речного стока). При неоднородности ряда гидрометрических наблюдений (различные условия формирования стока) применяются усеченные и составные кривые распределения вероятностей ежегодного превышения, или, что тоже самое, составные кривые обеспеченности.

Оценки параметров аналитических кривых распределения: среднее многолетнее значение Q, коэффициент вариации Cv и отношение коэффициента асимметрии к коэффициенту вариации Cs/Cv, устанавливаются по рядам наблюдений за рассматриваемой гидрологической характеристикой методом приближенно наибольшего

13

правдоподобия, методом моментов, а также графоаналитическим методом на начальных стадиях проектирования (метод квантилей) и по совокупности методов с учетом региональных зависимостей характеристик и параметров стока от основных стокоформирующих факторов.

1. Коэффициент вариации Cv и коэффициент асимметрии Cs только для трехпараметрического гамма - распределения С.Н. Крицкого и М.Ф. Менкеля можно определять методом приближенно наибольшего правдоподобия [1,10] в зависимости от статистикЯ2 и Л3, вычисляемых по формулам:



(2)



(3)


где к - модульный коэффициент рассматриваемой гидрологической характеристики, определяемый по формуле:



Qi - годичные значения расходов воды; Q - среднее арифметическое значение расходов воды, определяемое в зависимости от числа лет гидрометрических наблюдений по формуле:



(5)


По полученным значениям статистик Х2 и Хз определяют коэффициенты вариации и асимметрии [1] по специальным таблицам (Приложение Б, таблицы 3 и 4), номограммам [10] или на основе вычислительной программы.

2. Коэффициенты вариации Cv и асимметрии Cs определяются методом моментов по формулам [15,16]:


Cv = (аг2/ п) + (а34/ n)Cv + + (а56/ n)Cv2


(6)


14


c, =(i,+v»)+(W»)c,+

+ft5+V«)c?

где cii, ... cie; bibe - коэффициенты, определяемые по табл.1 ; Cv и Cs- соответственно смещенные оценки коэффициентов вариации и асимметрии, определяемые по формулам:

lift-i)2


(7)


с =


С =


П- 1


(8)


’Eft-1 )3


(9)


При Cv <0,6 и С^<1,0 допускается использовать фо р упы (8) и (9 ) без введения поправок на смещение ( формулы 6 и 7).


Таблица 1


Значения коэффициентов а и Ъ в формулах (6)-(7)


Значение Cs/Cv

г(1)

Коэффициенты

Cli

а2

Аз

а4

а5

а6

2

0

0

0.19

0.99

-0.88

0.01

1.54

0.3

0

0.22

0.99

-0.41

0.01

1.51

0.5

0

0.18

0.98

0.41

0.02

1.47

3

0

0

0.69

0.98

-4.34

0.01

6.78

0.3

0

1.15

1.02

-7.53

-0.04

12.38

0.5

0

1.75

1.00

-11.79

-0.05

21.13

4

0

0

1.36

1.02

-9.68

-0.05

15.55

0.3

-0.02

2.61

1.13

-19.85

-0.22

34.15

0.5

-0.02

3.47

1.18

-29.71

-0.41

58.08

г(1)

Коэффициенты

bi

ь2

В3

ъ4

ь5

ьб

0

0.03

2.00

0.92

-5.09

0.03

8.10

0.3

0.03

1.77

0.93

-3.45

0.03

8.03

0.5

0.03

1.63

0.92

-0.97

0.03

7.94


15


Коэффициент автокорреляции между смежными членами ряда г(1) определяется по формуле:


г(1)


Х(а-ахй-,-ш

2=2


п—1


Z(a-a.)2Z(a-ft)2


где:


0


Ей

i=2 П -1


и-1


3.    Окончательные расчетные значения отношения коэффициента асимметрии к коэффициенту вариации (Cs/Cv), а также коэффициента автокорреляции между стоком смежных лет (г(1)) следует принимать как среднее из значений, установленных по данным группы рек с наиболее продолжительными наблюдениями за рассматриваемой гидрологической характеристикой в гидрологически однородном районе с учетом площадей водосборов и азональных факторов стока. Для проверки однородности эмпирических оценок Cs/Cv и r{ 1) используются случайные погрешности оценок параметров по специальным таблицам, полученным методом статистических испытаний [16]. Если рассеивание эмпирических оценок C/Cv и г(1) больше теоретического, то принятый район признается неоднородным и он должен быть уменьшен до тех размеров, пока рассеивание эмпирических оценок и теоретические погрешности будут приблизительно равны.

4.    Уточнение параметров распределений гидрологических характеристик допускается осуществлять методом объединения данных наблюдений по группе станций (постов) в пределах однородных в гидрологическом отношении районов [1,26]. Рассматриваемая гидрологическая характеристика должна быть приведена к единым условиям


16


формирования в однородном гидрологическом районе. Приведение к единым условиям формирования связано с нормированием гидрологической характеристики на определяющие региональные факторы (площадь, высота водосбора и другие). Гидрологическая характеристика, приведенная к единым условиям формирования, является случайной величиной, распределение которой в существенной мере определяется объемом независимой информации.

Это распределение, называемое выборочным распределением, носит сложный характер, но, ввиду ограниченности периода наблюдений, в гидрологических расчетах используются два параметра: среднее значение и среднее квадратическое отклонение. Рассеяние оценок, вызванное ограниченностью данных наблюдений, обозначается через £случ., а рассеяние, обусловленное не устраненными приводкой различиями между водосборами, через sreorp.- Полное рассеяние оценки 8ПОлн., в силу независимости причин, определяется в виде:

(10)

2 = 2 Б полн. Б

Полная дисперсия 82ПОлн. находится из наблюдений путем расчета по формуле:

t U, -Af

В полн.    "    "    (11)

к -I

где i - индекс объекта; к - число совместно анализируемых объектов; А; - оценка рассматриваемого параметра по i-му водосбору; А - средняя из оценок по всем водосборам.

Случайная составляющая рассеяния оценок вычисляется по теоретическим формулам или путем статистических испытаний как осредненная дисперсия оценок этих параметров по отдельным объектам.

Географическая составляющая рассеяния определяется из (10) как разность между полной и случайной дисперсией. Если оценка s2reorp. имеет отрицательный знак, то ее принимают равной нулю. Дисперсия результата совместного расчета равна

Соотношение между случайной и географической составляющими определяет целесообразный состав коллектива объектов, обрабатываемых методом группового оценивания. При увеличении числа совместно анализируемых водосборов значение случайной ошибки среднего уменьшается. В противоположность этому, географическая составляющая должна увеличиваться за счет вовлечения водосборов, расположенных в пределах более обширной географической области, условия формирования стока которых различаются более существенно. Практически приемлемым следует считать количество водосборов, при котором географическая составляющая не превосходит случайной:

Sreorp. — £случ.

(13)

Результатом группового анализа является оценка параметра по совокупности собственных и объединенных наблюдений в виде средневзвешенного по точности каждой из оценок


А


А р2 +А р2

^индсср.    срсинд.


совм.


+ s„


(14)


Стандартная ошибка такой оценки рассчитывается по формуле


(15)


' +F

'инд. ^ °ср.


Порядок выполнения группового анализа (с учетом пространственной скоррелированности данных наблюдений) следующий:

-    по каждому водосбору определяются параметры распределения гидрологических характеристик, используемые для совместного анализа и необходимые вычисления стандартных ошибок параметра А по соответствующим теоретическим формулам ;

-    по каждой паре водосборов оцениваются коэффициенты межрядной корреляции Ry(x);

-    по выборке величин А;, оценивается среднее значение параметра

к

А = -г-    О6)

к

и полная дисперсия 82ПОлн. по формуле (11);

-    определяются значения коэффициентов корреляции Ri,j(A) между оценками параметра А по теоретическим зависимостям ( табл.2);


18


-    определяется стандартное отклонение 8нез.(А) оценок параметра А по выборкам объема п, характеризующее рассеяние оценок между независимыми выборками;

-    стандартное отклонение параметра 8нез.(А), характеризующее независимые выборки, корректируется на величину, учитывающую влияние корреляции между объединяемыми объектами

sJA) = s„JA)JT^TjA)    (17)

2

где г (А) =-У] rt (А) - среднее значение коэффициента корреляции между

к(к-\)jfk

оценками параметр а А по всем к водосборам. Найденное значение случайной составляющей используется для вычисления географической составляющей по формуле

(Ю);

если выполняется условие (13), т.е. географическая составляющая рассеяния меньше случайной, то по соотношениям (14) и (15) рассчитываются: погрешность результата объединенного расчета, средневзвешенная по точности оценка и ее стандартная погрешность.

Коэффициенты корреляции между оценками параметров

Таблица 2

Параметры рапределения

Нормальное

рапределение

Гамма - распределение

Среднее значение

Rxy

Rxy

Дисперсия о2

R^xy

R„(R„+2CvCVy)

(1 + 2C2)1/2(1 + 2C2 )1/2

Стандартное отклонение о

R'xv

Rxy (Rxy + 2CVjCv^)

(1 + 2C2 )1/2(1 + 2C2 )1/2

Коэффициент изменчивости Cv

RJR^+IC^)

(1 + 2C^ )1/2 (1 + 2CV2 )1/2

R2^

Коэффициент асимметрии

RJxy

R^xy

19

cs

Отношение Cs/Cv

R^xy

R^xy

5. Параметры биномиального распределения графоаналитическим методом определяются на начальных стадиях проектирования по формулам:

S= ( Qs% + 0)5% — 2 <?50% ) I ( (?5% — 0)5% ) 5    (18)

О- =(<?5% - <?95%)/ {ф5% ~ &95%) ,    (19)

О = 050% ~ Ф% ,,а >    (20)

где Qs% , Q$o% , Q95% - значения расходов воды вероятностью превышения соответственно 5%, 50%, 95%, установленные по сглаженной эмпирической кривой распределения; 05% ,Ф50% , Фя5% - нормированные ординаты биномиальной кривой распределения, соответствующие вычисленному значению коэффициента скошенности S. Значение коэффициента асимметрии определяется по функциональной зависимости от коэффициента S для полного и усеченного распределения ( Приложение Б, таблица 2).

Для наибольшего или наименьшего членов ряда наблюдений следует указывать доверительные интервалы эмпирической ежегодной вероятности превышения. (табл.З).

Таблица 3

Доверительные интервалы для эмпирической вероятности превышения

Вероятность

Доверительного

Число лет наблюдений п

Интервала, %

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

110

120

Для наибольшего члена ряда наблюдений

5

0.5

6.21

0.20

0.15

0.10

0.09

0.08

0.07

0.06

0.05

0.04

0.03

95

25.9

13.4

9.8

7.7

6.0

5.0

4.3

3.7

3.3

3.0

2.0

1.6

Для наименьшего члена ряда наблюдений

5

74.1

87.0

90.0

92.2

94.0

95.0

95.7

96.3

96.7

97.0

97.8

98.5

95

99.50

99.72

99.81

99.86

99.90

99.91

99.92

99.93

99.94

99.95

99.96

99.97

20

Если точки эмпирической кривой распределения значительно отклоняются от аналитической кривой, рекомендуется на клетчатке вероятностей превышения для этих


точек также указывать доверительные границы и оценивать их однородность.

З.Оценка параметров и квантилей распределения по неоднородным данным

В случае неоднородности исходных данных гидрометрических наблюдений, когда рассматриваемый ряд состоит из неоднородных элементов гидрологического режима, эмпирические и аналитические кривые распределения устанавливаются отдельно для каждой однородной совокупности.

Общая кривая распределения вероятностей превышения рассчитывается на основе кривых, установленных по однородным элементам одним из двух способов; а) при наличии в каждом году наблюдений за всеми однородными элементами водного режима реки (nj = п2 = пз = п) ежегодная вероятность превышения Р % рассматриваемой гидрологической характеристики при любом ее значении определяется по формуле:


(21)


где Рь Р2; Рз - ежегодные вероятности превышения однородных элементов при любом фиксированном значении рассматриваемой гидрологической характеристики.

Для двух однородных гидрологических характеристик формула (21) принимает вид:


р = (р,+р2-р,р2)-т%


(22)


Вероятности превышения Р 2; Р2; Рз однородных элементов в формулах (21) и (22) выражаются в долях от единицы;

б) если в каждо м го $ имеется лишь одно значение элемента рассматриваемой гидрологической характеристики, ежегодные вероятности превышения при любом ее значении определяются по формуле:


р


ПХРХ2Р23Р3


п1+п2+ п3


(23)


где rii, п2, пз - числа членов однородных элементов.

Для двух генетически однородных элементов формула (23) принимает вид:


Р = (п1Р1 +п2Р2)1(пх +п2)


(24)


21


При наличии в ряду наблюдений нулевых значений рассматриваемой гидрологической характеристики (например, минимальные расходы воды) ежегодные вероятности превышения определяются по формуле:

Р = nxPx /(Wj +п2)    (25)

Вероятности превышения Pj; Р2; Рз в формулах (21) и (22) выражаются в долях от

единицы, а в формулах (23) - (25) - в процентах.

4.Случайные погрешности выборочных параметров

При объединении данных наблюдений по группе станций, а также при оценке достаточной продолжительности рядов наблюдений рассчитываются случайные средние квадратические погрешности выборочных параметров и квантилей распределения.


Случайные средние квадратические погрешности выборочных средних определяются по приближенной зависимости:


которая применяется при коэффициенте автокорреляции между смежными членами ряда г, меньшем 0,5. При больших коэффициентах автокорреляции используется формула:

с, +    3    су

n + 4CLv\ 2 У    1 + г


(28)


а


Cv


Случайные средние квадратические ошибки коэффициентов вариации при Cs = 2CV определяются по зависимости:

Случайные погрешности параметров распределения, квантилей и коэффициентов автокорреляции между стоком смежных лет, рассчитанные методом моментов и приближенного наибольшего правдоподобия, следует определять по специальным таблицам, полученным методом статистических испытаний, которые дают более полное представление о случайных ошибках выборочных параметров и квантилей распределения [16,26].

22

Предисловие

Настоящие Рекомендации по определению расчетных гидрологических характеристик при наличии данных гидрометрических наблюдений в пункте проектирования надлежит использовать при подготовке Территориальных строительных норм субъектов Российской федерации, а также при расчете гидрологических характеристик для строительного проектирования. Рекомендации составлены в лаборатории расчетов стока Государственного гидрологического института профессором А.В. Рождественским с участием : кандидата технических наук [Г.А. Плиткина] (раздел 9), доктора технических наук М.В. Болгова и кандидата технических наук С.М. Тумановской (раздел 10), кандидата технических наук С.М. Тумановской (раздел 11), профессора А. М. Владимирова (раздел 12), доктора технических наук В.А. Бузина (раздел 13).

Кроме настоящих Методических рекомендаций в ГГИ подготовлены следующие рекомендации:

«Методические рекомендации по созданию региональной базы данных по основным гидрологическим характеристикам»;

«Методические рекомендации по оценке однородности эмпирических распределений и стационарности многолетних рядов гидрологических характеристик»;

«Методические рекомендации по определению расчетных гидрологических характеристик при наличии данных наблюдений в пункте проектирования». Эти документы предполагается опубликовать в ближайшие 2-3 года.

В настоящее время в ГГИ ведутся работы по подготовке «Методических рекомендаций по определению расчетных гидрологических характеристик при отсутствии данных наблюдений в пункте проектирования», которые предусматривается подготовить к публикации в 2007г.

В данных Методических рекомендациях приводятся ссылки на ранее опубликованные издания. По мере издания отмеченных Методических рекомендаций следует их использовать при проведении инженерных гидрологических расчетов.

5

5.Учет случайных погрешностей исходных данных при оценке параметров


распределения


При наличии достоверных сведений о случайных относительных средних квадратических погрешностях исходных данных гидрометрических наблюдений [17] оценки коэффициентов вариации и асимметрии уточняются по формулам:


Cr = J(C-o*0)/(l +



(29)



(30)


где Cv , CSh - соответственно коэффициенты вариации и асимметрии, рассчитанные по

наблюденным значениям; а0 - случайная относительная средняя квадратическая погрешность исходных данных гидрометрических наблюдений.

б.Учет выдающихся значений гидрологических характеристик при оценке параметров распределения

Параметры кривых распределения гидрологических характеристик при наличии обоснованных сведений о выдающихся значениях речного стока определяются следующим образом.

При учете одного выдающегося значения гидрологической характеристики, не входящего в непрерывный п-летний ряд данных гидрометрических наблюдений: а) методом приближенного наибольшего правдоподобия в зависимости от статистик Х2 и Хз, определяемых по формулам:



(31)


(32)


б) методом моментов по формулам:



(33)


23


Введение

В настоящих Рекомендациях по определению расчетных гидрологических характеристик при наличии данных гидрометрических наблюдений в пункте проектирования более подробно раскрывается смысл многих методических положений, изложенных в Своде правил по определению расчетных гидрологических характеристик [28], приводятся алгоритмы расчета, даются пояснения по использованию вычислительных программ и более полно представлены примеры расчета различных гидрологических характеристик Кроме того в Рекомендациях более полно представлены многочисленные таблицы, которые значительно облегчают производство инженерных гидрологических расчетов. Вместе с тем многие положения, изложенные в Своде правил [28], которые не имеют прямого отношения к подготовке Территориальных строительных норм, приводятся курсивом в настоящих методических Рекомендациях. Территориальные строительные нормы по определению расчетных гидрологических характеристик должны содержать обобщение исходной гидрологической информации в виде удобном для гидрологического обоснования проектирования новых, расширения, реконструкции, ликвидации и технического перевооружения действующих предприятий, зданий и сооружений для всех видов строительства и инженерной защиты территорий. В настоящих Рекомендациях рассматривается обработка исходной гидрометрической информации в пунктах гидрометрических наблюдений достаточной продолжительности. Вместе с тем данные методические рекомендации должны использоваться и при обработке гидрологических рядов после процедуры их приведения к многолетнему периоду. Поэтому представляется целесообразным сначала произвести приведение гидрологических рядов к многолетнему периоду в соответствии с методическими Рекомендациями по приведению рядов гидрологических характеристик и их параметров к многолетнему периоду и только после этого приступить к статистической обработке всех рядов, включая ряды, приведенные к многолетнему периоду.

Настоящие Рекомендации могут быть использованы не только при подготовке Территориальных строительных норм, а и при гидрологических расчетах для проектирования, строительства и эксплуатации различных водохозяйственных и гидротехнических сооружений на водных объектах России и обеспечивающие их безопасность.

6

1. Общие положения

При подготовке Территориальных строительных норм (ТСН) для субъектов Российской Федерации, а также при гидрологических расчетах для строительного проектирования следует руководствоваться Сводом правил (СП) по определению расчетных гидрологических характеристик [28]. Свод правил содержит основные методы и схемы расчета средних годовых, максимальных расходов воды и объемов стока весеннего половодья и дождевых паводков, гидрографов стока, внутригодового распределения стока, отметок наивысших уровней воды рек и озер и минимальных расходов воды. Допускается использование методов, изложенных в настоящих Рекомендациях при статистической обработке других гидрологических характеристик, таких как сезонный сток, продолжительность гидрологических явлений (продолжительность весенних половодий и дождевых паводков), метеорологических факторов речного стока (дождевые осадки, снежный покров, температура воздуха) и многих других гидрологических характеристик и других факторов речного стока.

Применение других методов расчета, не включенных в Свод правил [28] и в настоящие Методические рекомендации по определению основных расчетных гидрологических характеристик, требует всестороннего обоснования. При этом необходимо представить сравнительную оценку погрешностей расчетов по предлагаемым методам с результатами расчетов по методам, изложенным в настоящих Рекомендациях и Своде правил.

Определение расчетных гидрологических характеристик должно основываться на данных гидрометеорологических наблюдений, опубликованных в официальных документах Росгидромета, включая последние годы наблюдений (неопубликованные данные) к моменту подготовки ТСН, или к моменту производства гидрологических расчетов для проектирования, строительства и эксплуатации различных водохозяйственных и гидротехнических сооружений на водных объектах страны , а также на данных наблюдений, содержащихся в архивах Госгидрометфонда, изыскательских, проектных и других организаций, включая материалы опроса местных жителей. Кроме того, следует использовать достоверные данные наблюдений за гидрологическими характеристиками по архивным, литературным и другим материалам, относящимся к периоду до начала регулярных наблюдений. При этом необходимо указать источник, на

основании которого установлена гидрологическая информация, и произвести тщательную оценку достоверности и точности полученных материалов.

При отсутствии данных гидрометеорологических наблюдений в пункте проектирования обязательно проводятся гидрометеорологические изыскания для повышения точности и надежности расчетов, выполняемых методами, изложенными в настоящих Рекомендациях и Своде правил. Изыскания осуществляются в соответствии со СНиП 11-02-96 “Инженерные изыскания для строительства. Основные положения” [25] и СП 11-103-97 “Инженерно- гидрометеорологические изыскания для строительства” [27]. Материалы полевых гидрометеорологических изысканий также подлежат дальнейшему анализу и последующим расчетам в соответствии с рекомендациями по приведению кратковременных наблюдений к многолетнему периоду и в соответствии со Сводом правил.

Данные гидрометрических наблюдений, вызывающие сомнение, следует подвергать проверке, включающей анализ:

-    полноты и надежности наблюдений за уровнями и расходами воды, наличия данных о наивысших (мгновенных и среднесуточных) и наинизших уровнях воды за время наблюдений при свободном ото льда русле, ледяном покрове, ледоходе, заторе льда, русле заросшем водной растительностью, подпоре от нижерасположенной плотины, сбросах воды выше гидрометрического створа, полноты учета стока воды на поймах и в протоках и др.;

-    увязки высотных отметок водомерных постов и уровней воды за весь период наблюдений, увязки годового и сезонного стока воды, максимальных и минимальных расходов и уровней воды в пунктах наблюдений по длине реки;

-    обоснованности способов подсчета стока воды по осредненным или ежегодным кривым расходов воды или же другими методами;

-    обоснованности экстраполяции кривых расходов воды до наивысших и наинизших уровней, а также точности расчета стока воды по кривым расходов за год, сезон, месяц, сутки;

-    необходимости восстановления наблюдений, пропущенных за отдельные годы, месяцы, дни;

-    точности расчетов стока воды за зимний и переходный периоды, обоснованности принятых при расчете стока воды коэффициентов, учитывающих зарастание русла водной растительностью, правильности учета деформации русла и переменного подпора уровня

воды;

-    влияния хозяйственной деятельности на речной сток; включая влияние плотины или взаимного подпора основной реки и притока в местах наблюдений за стоком;

-    частоты наблюдений, обеспечивающей регистрацию наивысшего и наинизшего уровней (расходов) воды.

Ненадежные данные гидрометрических наблюдений при невозможности их уточнения исключаются из расчетного ряда наблюдений. В необходимых случаях должен выполняться пересчет стока воды за отдельные сутки, месяцы, годы.

Для рек, в бассейнах которых имеет место интенсивная хозяйственная деятельность, существенно нарушающая естественный гидрологический режим рек, определение расчетных гидрологических характеристик производится по двум расчетным схемам.

Первая расчетная схема предполагает приведение гидрологических рядов наблюдений к естественным однородным и стационарным условиям. В расчетное значение гидрологической характеристики, полученной по естественному ряду, вводится поправка на влияние хозяйственной деятельности. Численное ежегодное значение поправки представляет собой разность между бытовым и естественным стоком. Значение поправки расчетной вероятности превышения определяется по кривой распределения поправок.

Приведение речного стока к естественным условиям не производится, если суммарное значение его изменений не выходит за пределы случайной средней квадратической погрешности исходных данных наблюдений.

Приведение нарушенного хозяйственной деятельностью речного стока к естественным условиям производится:

-    водобалансовыми и гидравлическими методами с учетом изменения всех элементов

водного баланса;

-    статистическими методами на основе парной и множественной регрессии.

Выбор методов определяется наличием и качеством необходимой гидрометеорологической информации и информации о факторах хозяйственной деятельности. При комплексном учете влияния различных видов хозяйственной деятельности применяются методы регрессионного анализа, а при дифференцированном учете влияния хозяйственной деятельности - водобалансовые методы. При этом следует руководствоваться рекомендациями [7,8 ].

Водобалансовые методы базируются на детальных данных наблюдений за элементами водного баланса с учетом антропогенных факторов.

9

На основе регрессионных методов восстановление естественного стока производится по имеющейся неполной или косвенной информации о факторах хозяйственной деятельности или по данным о стоке бассейнов-индикаторов, имеющих естественный режим за весь период наблюдений. Восстановление стока малых и средних рек допускается производить по основным стокоформирующим метеорологическим факторам, а также по стоку бассейнов-аналогов, имеющих естественный режим за весь период наблюдений. Во всех случаях для восстановления стока используется множественная линейная и нелинейная регрессия.

Во второй расчетной схеме гидрологические ряды наблюдений приводятся к бытовому стоку за весь период наблюдений в предположении, что сложившийся комплекс хозяйственной деятельности с учетом реальных планов развития народного хозяйства действовал с начала наблюдений. Восстановление бытового стока за весь период наблюдений производится, как и в первом случае, водобалансовыми и регрессионными методами. Определение расчетной гидрологической характеристики в этом случае производится по данным за весь период наблюдений без введения поправок на хозяйственную деятельность.

При подготовке ТСН вторую расчетную схему желательно не использовать, т.к. при этом могут возникнуть дополнительные трудности при пространственном обобщении характеристик и параметров расчетных схем и формул.

Оценка точности восстановленного стока осуществляется общепринятыми статистическими методами [16,17]. Восстановленный ряд проверяется на однородность с использованием генетических и статистических методов в соответствии с Рекомендациями по оценке однородности гидрологической информации [14].

Методология предлагаемых двух расчетных схем в принципиальном плане может быть применена и для расчетов основных гидрологических характеристик с учетом влияния возможного глобального антропогенного изменения климата. В настоящих Рекомендациях конкретные методы учета регионального изменения климата на основные расчетные гидрологические характеристики не приводятся, так как нет надежных оценок влияния этого изменения на длительную перспективу, связанную с периодом эксплуатации проектируемых сооружений, исчисляемых несколькими десятками и даже сотнями лет. Кроме того многие метеорологические факторы речного стока не рассматриваются при исследованиях возможного глобального изменения климата. К их числу относятся максимальные суточные осадки, а также осадки за меньшие интервалы времени для рек с малыми площадями водосборов, суточная интенсивность снеготаяния в

период весеннего половодья и многие другие элементы, необходимые при описании гидрологического режима рек. Больше того при глобальном и региональном изменении климата, как правило, рассматриваются лишь осредненные метеорологические характеристики. Для целей гидрологических расчетов на длительную перспективу необходимо знать годичную изменчивость многих элементов метеорологического режима.

Определение расчетных гидрологических характеристик при наличии данных гидрометрических наблюдений достаточной продолжительности осуществляется путем применения аналитических и эмпирических функций распределения ежегодных вероятностей превышения - кривых обеспеченностей. При этом должны выполняться следующие условия:

1. Продолжительность периода наблюдений считается достаточной, если рассматриваемый период репрезентативен (представителен), а относительная средняя квадратическая погрешность расчетного значения исследуемой гидрологической характеристики не превышает 10% для годового и сезонного стока и 20% для максимального и минимального стока. Средние квадратические погрешности расчетного значения исследуемой гидрологической характеристики устанавливаются по специальным таблицам, полученным методом статистических испытаний [16,26], или по формулам [16, 17,26]. Рассчитанные значения погрешностей, как правило, будут больше приведенных выше значений. Поэтому прямой расчет кривой обеспеченности, целесообразно осуществлять только по наиболее продолжительным рядам наблюдений в рассматриваемом однородном в гидрологическом отношении районе исследования, т.е. по рядам, которые привести к более длительному периоду невозможно из-за отсутствия более продолжительных наблюдений на реках-аналогах.

2.    Оценка репрезентативности ряда наблюдений за п лет производится по рекам-аналогам с числом лет наблюдений N>n, при N>50 лет. Репрезентативность ряда наблюдений за гидрологической характеристикой может также определяться по разностным интегральным кривым речного стока или сопоставлением кривых распределения речного стока по реке-аналогу за периоды п и N лет.

3.    Если относительные средние квадратические погрешности превышают указанные в пункте 1 пределы и период наблюдений нерепрезентативен, необходимо осуществить приведение рассматриваемой гидрологической характеристики к многолетнему периоду согласно рекомендациям по приведению гидрологических характеристик и их параметров к многолетнему периоду. С практической точки зрения, когда имеется возможность

11

приведения данных наблюдений к более длительному периоду, эту операцию всегда надо осуществлять, т.к. при этом повышается точность инженерно- гидрологических расчетов.

4.    Прежде чем приступить к расчету аналитической кривой распределения рассматриваемой гидрологической характеристики необходимо произвести оценку однородности и стационарности исходных данных наблюдений в соответствии с рекомендациями по статистическим методам анализа однородности многолетних колебаний данного гидрологического явления [14].

5.    В сомнительных случаях необходимо произвести оценку качества исходной информации в соответствии официальными документами Росгидромета.

6.    Исходная гидрометрическая информация, подлежащая дальнейшей обработке и обобщению, должна быть занесена в базу данных в соответствии с Рекомендациями по подготовке базы данных. В эту базу данных должны быть занесены приведенные к многолетнему периоду данные (в соответствии с Рекомендациями по определению расчетных гидрологических характеристик при недостаточности данных наблюдений) и другая информация, необходимая при дальнейших расчетах и обобщениях. По мере накопления исходной гидрологической информации она должна заносится в базу данных. На основании пополненной гидрологической информации следует производить ее обобщение один раз в пять лет в соответствии с настоящими Рекомендациями. Если в течение ближайшего пятилетнего периода произойдет катастрофическое экстремальное явление, то следует сразу осуществить обобщение гидрологической информации за многолетний период, включая экстремальное катастрофическое гидрологическое явление.

2,Оценка параметров и квантилей распределения по однородным данным

Эмпирическая ежегодная вероятность превышения Рт гидрологических характеристик определяется по формуле:

^ =—юо% ,    (1)

п + 1

где т - порядковый номер членов ряда гидрологической характеристики, расположенного в убывающем порядке; п - общее число членов ряда.

12