Практическая работа № 2 краткосрочный прогноз уровней воды методом соответственных уровней на бесприточном участке

Метод разрабатывается по данным уровней двух водпостов бесприточного участка реки. В его основе лежат закономерности перемещения паводочной воды в русле. Для бесприточного участка реки характерные изменения уровня воды в верхнем створе повторяются и на нижнем, только в более поздние сроки, равные времени добегания на рассматриваемом участке. Уровни, соответствующие одной фазе паводка, называются соответственными. Между ними достаточно тесная зависимость в виде , где - уровни воды в нижнем створе участка реки в момент времени , - уровни воды в верхнем створе в момент времени ( ), - время добегания потока от верхнего до нижнего створа.

Задание:

1. Разобрать метод прогноза уровней воды для нижнего створа бесприточного участка реки.

2. Дать проверочные прогнозы по методу за период, не вошедший в его разработку.

3. Оценить эффективность разработанного метода прогноза.

Исходные данные:

Ежедневные уровни воды по двум водомерным постам бесприточного участка за летне-осенний периоды двух лет (по три месяца в каждом году). Исходные данные представлены в таблице 2.1.

Таблица 2.1 - Исходные данные р. Лена, 2007-2008 гг.

р. Лена - с. Исить - верхний створ				р.Лена - с.Синское - нижний створ
2007 г		2008 г		2007 г		2008 г
Дата	Нв, см	Дата	Нв, см	Дата	Нн, см	Дата	Нн, см
1	2	3	4	5	6	7	8
1.07	692	1.07	810	1.07	618	1.07	692
2.07	666	2.07	884	2.07	588	2.07	744
3.07	641	3.07	960	3.07	562	3.07	815
и т. д.

Порядок выполнения работы

Выбрать самостоятельно бесприточный участок реки, ограниченный двумя водпостами, расстояние между которыми не менее 60 км.

Бесприточный участок выбирается на крупной реке с площадью водосбора в створах более 100 000 км². Бесприточным принимается участок, удовлетворяющий условию:

,

где - площадь водосбора до нижнего створа, - площадь водосбора до верхнего створа.

Участок выбирается на реке, имеющие ясно выраженные паводки в летне-осенний период, и находится вне зоны подпора и влияния гидротехнических сооружений. Для примера взята река Лена в верхнем створе с. Исить и нижнем с. Синское.

Построить по данным первого года совмещенные графики колебания уровней воды верхнего и нижнего створа за три летне-осенних месяца (рисунок 2.1).

Рисунок 2.1 - Совмещенные графики колебания уровней воды.

Выбрать на графике соответственные точки, характеризующие одинаковые фазы паводков на верхнем и нижнем посту. Необходимо подобрать не менее 10 пар соответственных точек. Если на графике данных точек будет мало, недостающее число их подбирается по таблицам ежедневных уровней воды по таблицам ежедневных уровней воды за второй год (без построения графика).

Составить таблицу соответственных уровней воды для определения среднего времени добегания на участке реки (таблица 2.2).

Таблица 2.2 - Соответственные уровни воды и время добегания на участке р. Лена с. Исить, с. Синское, 2007 г

№	р. Лена - с. Исить		р.Лена - с.Синское		Время добегания, сут
	Дата	Нв,см	Дата	Нн,см
1	06.07	598	07.07	505	1
2	15.07	860	16.07	748	1
3	30.07	524	31.07	442	1
4	06.08	623	07.08	532	1
5	08.08	612	09.08	522	1
6	14.08	780	15.08	672	1
7	26.08	592	27.08	505	1
8	01.09	714	02.09	622	1
9	14.09	565	15.09	480	1
10	20.09	654	21.09	562	1

Среднее время добегания воды на участке реки определяется как среднеарифметическое из данных графы 6, таблицы 2.2. Время добегания должно быть не менее 1 суток. В примере сутки.

Построить таблицу 2.3 соответственных уровней воды верхнего и нижнего поста при постоянном времени добегания .

Таблица 2.3 - Соответственные уровни воды при постоянном времени добегания на участке р. Лена с. Исить - с. Синское, 2006 г.

№	с. Синское – нижний створ		с. Исить – верхний створ
	Дата , сут	Нн, см	Дата , сут	Нв, см
1	3	2	5	4
1	03.07	562	02.07	666
2	07.07	505	06.07	598
3	11.07	683	10.07	762
4	16.07	748	15.07	860
5	30.07	441	29.07	532
6	01.08	453	31.07	530
7	08.08	527	07.08	616
8	15.08	672	14.08	780
9	18.08	617	17.08	714
10	30.08	574	29.08	651
11	03.09	622	02.09	711
12	10.09	530	09.09	618
13	15.09	480	14.09	565
14	20.09	558	19.09	648
15	27.09	497	26.09	581

В таблице 2.3 графы 2, 3 представляют соответственно уровни и даты их наступления на нижнем водпосту. Уровни выбираются произвольно по данным первого года, равномерно распределенные по амплитуде колебания от минимального до максимального за летне-осенний период. Для каждого из этих уровней находится соответственный уровень на верхнем водпосту с учетом среднего времени добегания (графы 4, 5).

По данным таблицы 2.3 строится график связи соответственных уровней (рисунок 2.2).

Рисунок 2.2 - График связи соответственных уровней воды .

6. Составить проверочные прогнозы уровней за три летне-осенних месяца второго года по форме таблицы 2.4.

Таблица 2.4 - Проверочные прогнозы уровней воды на р. Лена с. Исить - с. Синское, 2007 г.

Верхний створ		Нижний створ			Оценка				Качество прогноза
Дата	, см	Дата	, см	, см	, см	, см	, см2	, см2
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
01.07	810	02.07	709	744	-35	71	1242	5041
02.07	884	03.07	778	815	-37	39	1384	1521
03.07	960	04.07	849	854	-5	8	28	64	удов.
04.07	976	05.07	864	862	2	-24	3	576	удов.
и т.д.

Порядок составления прогноза:

По наблюденным уровням верхнего поста (графа 2) с графика связи (рисунок 3.2) снимаются прогнозные значения уровней нижнего поста (графа 4). Даты их наступления определяются с учетом среднего времени добегания на участке (графа 3). Записываются наблюденные уровни воды нижнего поста за соответствующие даты (графа 5).

В графе 6 – ошибки прогнозов . В графе 7 представлены значения изменений уровней воды в нижнем створе за период заблаговременности прогноза, равный . Расчеты производятся по данным графы 5, при этом . В графах 8, 9 подсчитывается сумма квадратичных ошибок прогнозов, и сумма квадратичных изменений уровней воды за период заблаговременности прогноза.

Суммы погрешностей равны: , .