книги из ГПНТБ / Быков В.Д. Гидрометрия учебник

Глава 35

МЕХАНИЗИРОВАННАЯ ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ НАБЛЮДЕНИЙ

При автоматизации гидрологических наблюдений информация, полученная от режимных регистрирующих постов, будет автома­ тически записываться на техническом носителе (перфоленте) и вводиться в ЭВМ для обработки. Предусматривается и непосред­ ственное поступление оперативной информации в ЭВМ от гидро­ логических автоматических станций.

В настоящее же время обработка результатов гидрологических наблюдений сети станций и постов выполняется инженерно-техни­ ческим персоналом в основном вручную. Это приводит к тому, что опубликование результатов наблюдений значительно отстает повре­ мени. Такая задержка сама по себе нежелательна и не дает воз­ можности многим организациям, заинтересованным в использова­ нии материалов наблюдений, получать их своевременно. Для устра­ нения этого недостатка разработана и в ближайшее время будет введена на государственной гидрологической сети система механи­ зированной обработки результатов наблюдений. В разработке этой системы принимали участие б. Н И И агроклиматологии, Обнинское отделение Гидрометцентра СССР и другие организации. Проводи­ лась экспериментальная проверка принятой системы обработки, в ходе которой был внесен ряд уточнений. В результате получены

явится необходимость в дальнейших улучшениях отдельных звеньев принятой системы.

Ниже мы рассмотрим основные положения системы механизи­ рованной обработки гидрологической информации в условиях не­ автоматизированной сети станций и постов.

Обработка результатов гидрологических наблюдений неавтома­ тизированных постов состоит из следующих этапов:

— запись результатов наблюдений и измерений непосредственно на постах в полевые книжки нового образца;

—перенесение информации из книжек на технический но­ ситель— перфоленту — для последующего ввода в ЭВМ;

—обработка результатов наблюдений и автоматический кон­ троль на ЭВМ;

'— запись результатов обработки на магнитную ленту и после­ дующая перезапись на микрофильм для создания механизирован­ ного фонда памяти;

—печатание на ЭВМ месячных таблиц гидрологических дан­ ных и таблиц гидрологических ежегодников.

Рассмотрим каждый из перечисленных этапов.

426

35.1. Запись результатов наблюдений и измерений

Результаты гидрометрических измерений уровней, расходов воды и взвешенных наносов и сопутствующих им наблюдений будут за­

для записи измерения расхода воды вертушкой основным спосо­ бом, книжку КГ-5М — для записи измерения расхода воды вертуш­ кой детальным способом и расхода взвешенных наносов. Формы этих книжек разработаны на основе применяемых в настоящее время книжек КГ-1, КГ-4 и КГ-5. Главным отличием новых кни­ жек является введение адресной системы записи, специально при­ способленной для перенесения информации на перфоленту. Каждая графа книжек имеет свой адрес-номер, соответствующий действи­ тельным адресам оперативной памяти электронно-вычислительной машины. Графой здесь называется отдельная клетка, в которую записывается цифрой результат наблюдений; горизонтальный ряд граф называется строкой, вертикальный — колонкой.

Объем сведений, записываемых в книжки, остается без измене­ ний, но исключены все расчетные графы. Все графы, в которых записываются сведения, подлежащие переносу на перфоленту, вы­ делены в книжках жирными линиями; страницы книжек, данные на которых не подлежат перфорации, помечены надписью «не пер­ форировать».

Запись в книжки результатов наблюдений и измерений, подле­ жащих перфорации на ленту, производится только цифрами, без буквенных обозначений. При отсутствии измерений соответствую­ щая графа оставляется незаполненной. Запись вспомогательных сведений — о волнении, ледовой обстановке, типе вертушки и пр.— производится в закодированном виде. Подробные указания по правилам записи приводятся в «Методических указаниях по пра­ вилам записи водомерных наблюдений, результатов измерения рас­ хода воды и взвешенных наносов в книжки нового образца» [41].

П е р е н е с е н и е и н ф о р м а ц и и и з к н и ж е к н а п е р ф о ­ л е н т у . Адресная система записи в полевых книжках, как уже указывалось, предусматривает удобство перенесения записи ре­ зультатов наблюдений и измерений на перфоленту. Каждая графа имеет свой адрес-номер, который состоит из четырех цифр и круг­

телеграфного кода на цифровом регистре. Для этой цели обычно используют серийно выпускаемые телетайпные аппараты Т-51 или Т-56. При перфорации гидрологических данных необходимо руко­ водствоваться «Методическими указаниями по перфорации гидро­ логических данных» [40].

При перфорации данных из книжек на перфоленту возможны ошибки: 1) ошибочная перфорация одного или нескольких элемен­ тов перфорации; 2) пропуск одного или нескольких элементов;

427

3) повторение одного или нескольких элементов. Исправления оши­ бок даются в конце сообщения в виде специальных корректирую­ щих групп, в которых указывается правильное значение исправля­

Перенесение результатов наблюдении из книжек на перфоленту производится на гидрологических станциях. Книжки КГ-4М и КГ-5М пересылаются с постов на станцию сразу после измере­ ния расходов, а книжки КГ-1М — после окончания месяца.

При комплексной автоматизации гидрологической сети перфо­

сведений, необходимых для обработки водомерных наблюдений (приводок свай и т. п.) и вычислений расходов воды и взвешенных наносов (тарнровочных данных вертушек и т. п.). Постоянные све­ дения не заносятся на перфоленту с результатами наблюдений. Для каждого поста они заранее собираются и из них составляют

в ЭВМ. После этого производится настройка программы и поиск необходимых данных в КПХ, осуществляемый автоматически по шифру поста.

Программы для обработки результатов гидрологических на­ блюдений составлены применительно к вычислительной машине «Минск-22». В настоящее время эти программы уточняются и про­ ходят стадию экспериментальной проверки. Предусматривается создание библиотеки стандартных программ, комбинация которых может применяться при обработках различных видов гидрологиче­ ской информации.

На рис. 35.1 схематически показана последовательность обра­

ского контроля исходной гидрологической информации входит об­ наружение ошибок, случайных и систематических, которые иска­ жают естественный ход элемента и этим дают возможность обна­ ружить их.

Автоматический контроль разбивается на этапы. Например, автоматический контроль результатов измерения и обработки рас­ хода воды разбивается на три этапа [23]. На первом этапе в про­ цессе вычислений одновременно оценивается достоверность каждой

428

измеренной величины, а для контроля используется только инфор­ мация данного расхода. На втором этапе итоги обработки (расход воды, площадь поперечного сечения, средняя и максимальная ско­ рости течения) контролируются на соответствие с результатами предыдущих измерений по связи каждого из элементов с уровнем воды в момент измерения. При этом одновременно используется информация по нескольким расходам воды с привлечением ряда других гидравлических характеристик. На третьем этапе осуще­ ствляется увязка величин стока воды по длине реки по истечении года, когда результаты измерений обработаны по всем постам речного бассейна. Последний этап контроля целесообразно прово­ дить вручную.

Вычисление скорости течения в точке и средней скорости на вертикали

i

Вычисление р а с х о д а воды и комплекса гидравлических характеристик

Рис. 35.1. Схема последовательности обработки результатов измерения расхода воды на ЭВМ.

Разработка алгоритмов автоматического контроля в общем до­

ных гидрологических данных. Ввиду того что магнитная лента имеет ограниченный срок сохранности, предусматривается пере­ запись информации на микрофильм, отличающийся лучшей сохран­

г и ч е с к и х д а н н ы х и т а б л и ц г и д р о л о г и ч е с к и х е ж е ­ г о д н и к о в осуществляется непосредственно с помощью машины.

429

ПРИЛОЖЕНИЕ 2

ЗНАЧЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА ШЕРОХОВАТОСТИ ДЛЯ ЕСТЕСТВЕННЫХ ВОДОТОКОВ ПО М. Ф. СРИБНОМУ [56]

а. Для равнинных рек

Прямолинейные участки канализованных рек в плот­ ных грунтах с тонким слоем илистых отложений . . .

Извилистые участки канализованных рек в плотных грунтах с тонким слоем илистых отложений . . . .

Естественные земляные русла в весьма благоприятных условиях, чистые и прямые, со спокойным течением

Галечные и гравийные русла в таких же условиях . .

Русла постоянных водотоков, преимущественно боль­ ших и средних рек, в благоприятных условиях со­ стояния ложа и течения воды

Сравнительно чистые русла постоянных водотоков в обычных условиях, извилистые с некоторыми непра­ вильностями в направлении струн или же прямые, но с неправильностями в рельефе дна (отмели, промои­ ны, местами камни). Незаросшие ровные поймы . . .

Русла больших и средних рек, значительно засоренные, извилистые и частично заросшие, каменистые, с не­ спокойным течением. Поймы больших и средних рек, сравнительно разработанные, покрытые нормальным количеством растительности (травы, кустарники) . .

Русла периодических водотоков, сильно засоренные и извилистые. Сравнительно заросшие, неровные, плохо разработанные поймы рек (промоины, кусты, деревья, наличие заводей). Порожистые участки равнинных рек

Русла и поймы, весьма значительно заросшие (со сла­ бым течением), с большими глубокими промоинами

Поймы такие же, как в предыдущей категории, но с сильно неправильными косоструйными течениями, с заводями и пр

очень большими мертвыми пространствами, с местны­ ми углублениями, озерами и пр

Глухие поймы, сплошь лесные, таежного типа

432

б. Для горных рек

Искусственные отводы русел рек, весьма чисто высе­ ченные в скале

То же при посредственной обработке поверхности . .

Естественные русла рек горного происхождения, но с небольшими уклонами и в весьма благоприятных ус­ ловиях; прямые чистые земляные (глина, песок, мел­ кий гравий) русла с уклоном / = 0,0005ч-0,0008 . . .

Галечно-гравийные русла в таких же условиях, / = = 0,0008 -г- 0,0010

Периодические потоки (большие и малые) при очень хорошем состоянии поверхности и формы ложа. Га­ лечно-гравийные русла такие же, как в предыдущей категории, но с более крупной галькой, /=0,001 -н0,003

Земляные русла периодических водотоков (сухих ло­ гов) в благоприятных условиях. Правильные, хорошо разработанные галечные русла горных рек в нижнем течении, /=0,003 н-0,007 .

Русла (больших и средних рек), значительно засорен­ ные, извилистые и частично заросшие, каменистые, с неспокойным течением. Периодические (ливневые и весенние) водотоки с крупногалечным покрытием ло­ жа или с растительностью, /=0,007-^-0,015

Русла периодических водотоков, сильно засоренные и извилистые. Галечно-валунные русла горного типа (в среднем течении) с ненормальной поверхностью водного зеркала, / = 0,015-4-0,05

ным пенистым течением, с изрытой поверхностью вод­ ного зеркала (с летящими вверх брызгами воды), / = 0,05 + 0,09

Горно-водопадного типа русла, преимущественно в верхнем течении, с крупновалунным и извилистым строением ложа; перепады ярко выражены, пенис­ тость настолько сильна, что вода, потеряв прозрач­ ность, имеет белый цвет; шум потока доминирует над всеми остальными звуками; / = 0,09-^0,20 . . . .

Характеристика горных рек та же, что и в предыду­ щей категории, но с более сильным сопротивлением

Предельно высокое сопротивление горных рек

ПРИЛОЖЕНИЕ 3

ЗНАЧЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА ШЕРОХОВАТОСТИ ДЛЯ ПОЙМ БОЛЬШИХ РЕК ПО Л. А. ВАСИЛЬЕВОЙ [16]

ПРИЛОЖЕНИЕ 4

ЗНАЧЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА ШЕЗИ С ПО ФОРМУЛЕ

акад. Н. Н. ПАВЛОВСКОГО

0,020 0,025 0,030 0,035 0,0-10 0,050 0,080

434

п

0,020 0,025 0,030 0,035 0,040 0,050 0,080

в баллах