Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«КАЛИНИНГРАДСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

В.А. Наумов

МЕТОДЫ ОБРАБОТКИ ГИДРОЛОГИЧЕСКОЙ ИНФОРМАЦИИ

Утверждено Ученым советом университета в качестве учебного пособия для студентов вузов, обучающихся в бакалавриате по направлению подготовки «Природообустройство и водопользование»

Калининград Издательство ФГБОУ ВПО «КГТУ»

2015

УДК 519.24:556.5

Рецензенты:

профессор, доктор технических наук, заведующий кафедрой ФГАОУ ВПО «Балтийский федеральный университет им. И. Канта» Н.Л. Великанов

профессор, кандидат географических наук Т.А. Берникова

Наумов, В. А.

Методы обработки гидрологической информации: учебное пособие / В.А. Наумов. – Калининград: Издательство ФГБОУ ВПО «КГТУ», 2015. - 94 с.

Рассмотрены теоретические вопросы, связанные со статистической обработкой гидрологической информации.

Настоящее учебное пособие предназначено для студентов высших учебных заведений, обучающихся в бакалавриате по направлению подготовки «Природообустройство и водопользование». Может быть полезно специалистам и научным работникам в области инженерной гидрологии.

Рис. 13, табл. 7, список лит. – 30 наименований

Учебное пособие рекомендовано к изданию методической комиссией факультета промышленного рыболовства ФГБОУ ВПО Калининградский государственный технический университет 2 июня 2015 г., протокол № 8

УДК 519.24:556.5

© Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Калининградский государственный технический университет», 2015 г.

2

3

ВВЕДЕНИЕ

Всоответствии с учебным планом «Методы обработки гидрологической информации» является дисциплиной вариативной части основной образовательной программы высшего образования (ООП ВО) по направлению подготовки в бакалавриате «Природообустройство и водопользование».

Цель освоения дисциплины – формирование знаний, умений и навыков в области методов обработки гидрологической информации, а также компетенций в соответствии с требованиями ФГОС ВО.

При изучении дисциплины «Методы обработки гидрологической информации» используются знания и навыки, полученные при изучении дисциплин «Информатика» (работа с программами Microsoft Office, поиск информации в глобальной сети Internet), «Теория вероятностей и математическая статистика» (основные теоремы теории вероятностей, законы распределения случайных величин [8], современные методы статистического анализа, оценки параметров генеральной совокупности, проверки статистических гипотез [7]), «Математическое моделирование» (формирование верояностых моделей процессов, статистический анализ выборки в среде Mathcad [13]), «Гидрология», «Климатология

иметеорология» (базовые теоретические положения гидрологии и климатологии [2,11], навыки расчета оценок основных параметров гидрологических рядов

[15]).

Знания и навыки, полученные при изучении методов обработки гидрологической информации, используются при подготовке выпускной квалификационной работы и в профессиональной деятельности бакалавров. В результате освоения дисциплины у обучающегося формируются элементы компетенций, предусмотренных ФГОС ВО.

Бакалавр водного хозяйства для успешной работы в области проектирования и эксплуатации природно-техногенных комплексов и гидротехнических сооружений должен не только знать теоретические основы инженерной гидрологии, но и владеть методами обработки гидрологической информации строго в соответствии с нормативными документами; уметь реализовывать эти методы в среде современных компьютерных пакетов. С учетом указанных требований написано данное пособие.

Всоответствии с программой дисциплины учебное пособие включает три раздела: «Основные понятия теории вероятностей, используемые в гидрологии»; «Статистические методы в инженерной гидрологии»; «Нормативные документы в инженерной гидрологи». Из общего объема аудиторных занятий только одну треть составляют лекционные занятия и две трети – лабораторные. Часть теоретического материала, по указанию преподавателя, должна изучаться студентами самостоятельно.

Первый раздел посвящен обзору основных понятий теории вероятностей, используемых в гидрологии. Во втором разделе изложены основные методы обработки гидрологической информации: обоснование применения статистических методов в инженерной гидрологии; методы расчета оценок характеристик случайных величин и случайных процессов в гидрологии; законы распределе-

4

ния случайных величин, используемые согласно нормативным документам в инженерной гидрологии (равномерный, нормальный, Пирсона III типа, Крицко- го-Менкеля); построение кривых обеспеченности по эмпирическим данным; оценка погрешностей выборочных параметров распределения; критерии статистических гипотез, используемые в инженерной гидрологии (критерии однородности рядов, критерии случайности, критерии согласия); корреляционный анализ гидрологических рядов; уравнение линейной регресии; моделирование искусственных гидрологических рядов; понятие о динамико-стохастических моделях многолетних колебаний речного стока.

В третьем разделе подробно рассмотрены методы расчета, изложенные в Своде правил СП 33-101-2003 [24], обязательные для применения в Российской Федерации. Отдельно представлено определение расчетных гидрологических характеристик при наличии данных гидрометрических наблюдений; определение расчетных гидрологических характеристик при недостаточности данных наблюдений (с помощью рядов-аналогов). Показано, как в соответствии со Сводом правил СП 58.13330.2012 [25] следует назначать класс гидротехнических сооружений и выбирать расчетную обеспеченность необходимого уровня (или расхода) воды при проектировании. Приведено содержание СП 131.13330.2012 – Строительная климатология [23], примыкающего к рассматриваемым вопросам и содержащего необходимую информацию.

При изложении теоретических вопросов использована сквозная нумерация Это сделано для удобства подготовки студетов к зачету, так как именно эти вопросы выносятся на зачет.

Среди изданных к настоящему времени монографий, учебников и учебных пособий имеются книги, содержащие матриал, необходимый в рассматриваемой дисциплине, например, [1, 9, 12, 16, 18 – 22,28]. Наиболее близкий по названию и по содержанию из них учебник [22] включает теоретический материал, многократно превосходящий объем читаемого лекционного курса, но содержит лишь незначительную часть необходимых сведений о нормативных документах; подавлящее большинство рассмотренных примеров выполнено на простых калькульторах, нередко графическими или графоаналитическими методами.

Настоящее учебное пособие предназначено для студентов высших учебных заведений, обучающихся в бакалавриате по направлению подготовки «Природообустройство и водопользование». Может быть полезно специалистам и научным работникам в области инженерной гидрологии.

5