22) Максимальные расходы воды их расчет при наличии данных наблюдений.

Одной из основных задач, возникающих при проектировании водопропускных сооружений гидроузлов и искусственных сооружений на автомобильных дорогах, является установление величины максимального водотока. Этот расход определяет тип сооружения, его конструкцию и, соответственно, стоимость. При определении расчетных максимальных расходов воды устанавливается их происхождение. По своему генетическому происхождению максимальные расходы подразделяются на половодные максимальные расходы, возникающие от таяния снегов, максимальные расходы от дождевого паводка и смешанные, образующиеся от совместного действия снеготаяния и дождей.

За расчетные следует принимать максимальные расходы воды того происхождения, при котором создаются наиболее неблагоприятные условия работы сооружений.

Определение таких расходов основывается на данных гидрометеорологических наблюдений, публикуемых в официальных документах государственного комитета по гидрометеорологии.

При определении расчетных максимальных расходов применяются следующие методики расчетов:  а) при наличии данных гидрометрических наблюдений – непосредственно по этим данным;  б) при недостаточности данных гидрометрических наблюдений – приведением их к многолетнему периоду по данным рек – аналогов с более длительными рядами наблюдений;  в) при отсутствии данных гидрометрических наблюдений – по формулам и картам. Расчет максимальных расходов воды производится на основании теоретической кривой распределения ежегодных вероятностей превышения. Для построения этой кривой продолжительность периода наблюдений считается достаточной, если рассматриваемый период репрезантативен (представителен), а относительная средняя квадратическая погрешность расчетного значения исследуемой гидрологической характеристики не превышает 10% для годового и сезонного стоков и 20% для максимального и минимального стоков.

При определении расчетных максимальных расходов применяются следующие методики расчетов:

а) при наличии данных гидрометрических наблюдений – непосредственно по этим данным;

б) при недостаточности данных гидрометрических наблюдений – приведением их к многолетнему периоду по данным рек – аналогов с более длительными рядами наблюдений;

в) при отсутствии данных гидрометрических наблюдений – по формулам и картам.

23) При анализе многих явлений (рождаемости, смертности, заболеваемости и т.д.), измеряемых при помощи статистических показателей, часто возникает вопрос о том, в какой мере выводы, полученные при данном числе наблюдений, могут считаться значимыми, надежными, т.е. можно ли распространить эти выводы на всю массу аналогичных явлений. Так, например, можно ли считать, что препарат, оказавшийся эффективным при лечении пневмонии у данной группы больных, при прочих равных условиях даст положительный эффект и при лечении всех других больных пневмонией?

Подобного рода вопросы могут встать перед врачом при оценке различных методов лечения, успешности каких-либо хирургических вмешательств, при оценке здоровья населения и эффективности лечебно-профилактических мероприятий.

Значимость, надежность показателя (то же самое существенность, неслучайность), т.е. право показателя на обобщающую характеристику явления называется статистической достоверностью.

При правильно организованном статистическом наблюдении и правильной группировке собранных в процессе наблюдения материалов результаты исследования обычно тем достовернее, чем больше сделано наблюдений (первое положение закона «больших чисел»). Это не значит, однако, что следует стремиться бесконечно увеличивать число наблюдений. Иногда это увеличение практически неосуществимо, а иногда и не нужно, так как при наличии относительно небольшого, но однородного статистического материала можно быть уверенным в надежности выводов. Следовательно, достаточно ограничиться таким объемом, который дает устойчивые значимые результаты (второе положение закона «больших чисел»), т. е. такой выборочной совокупностью, в которой проявляются основные закономерности всей генеральной совокупности в целом.

При этом следует помнить, что статистические показатели, рассчитанные из выборочной совокупности, всегда имеют среднюю ошибку (ошибка выборки), т. е. пределы колебаний показателя в зависимости от случайных причин.

По величине ошибки репрезентативности определяют, насколько результаты, полученные при выборочном наблюдении, отличаются от результатов, которые могли бы быть получены при проведении сплошного исследования всех без исключения элементов генеральной совокупности.

Каждая средняя величина – М (средняя длительность лечения, средний рост, средняя масса тела, средний уровень белка крови и др.), а также каждая относительная величина – Р (уровень летальности, заболеваемости и др.) должны быть представлены со своей средней ошибкой – m.

Средняя ошибка (m) для относительных показателей (Р) определяется по формуле:

Оценка достоверности относительных и средних величин

где Р – величина показателя;

q = 1 – Р если показатель выражен в долях единицы;

q = 100 – Р если показатель выражен в процентах;

q = 1000 – Р если показатель выражен в промилях;

n – число наблюдений.

Средняя ошибка (m) для средних величин (М) рассчитывается по формуле:

Оценка достоверности относительных и средних величин

где сигма - среднее квадратическое отклонение;

n – число наблюдений.

При вычислении средних ошибок в условиях малой выборки (число наблюдений меньше 30) в знаменателе формул следует брать n, уменьшенное на 1, т. е.

Оценка достоверности относительных и средних величин Оценка достоверности относительных и средних величин

C помощью ошибки можно определить доверительный интервал средней величины или показателя. Доверительный интервал – это границы в пределах которых заключено истинное значение показателя. Для получения доверительных границ средней или относительной величины в генеральной совокупности используются следующие формулы:

1. Для средней величины: М1 = М2 +- tm, М1 – средняя величина признака в генеральной совокупности, М2 – средняя величина, полученная в результате исследования выборочной совокупности, m – средняя ошибка, t – доверительный коэффициент – величина, на которую нужно умножить для того, чтобы с определенной вероятностью безошибочного прогноза (р) получить границы колебаний средней величины в генеральной

совокупности; М +- 3m – доверительный интервал (или максимальная ошибка).

2. Для относительных величин: Р1 = Р2 +- tm, где Р1 – показатель в генеральной совокупности, Р2 – показатель полученный в результате исследования выборочной совокупности, m – средняя ошибка, t – доверительный коэффициент, Р +- 3m – доверительный интервал.

Понятие «вероятность безошибочного прогноза» (р) – это вероятность, с которой можно утверждать, что в генеральной совокупности М будет находиться в пределах М +- tm (или Р в пределах Р +- tm).

Если n < 30: при p = 95% критерий находится по таблице

при p = 99% Стьюдента (см. приложение 1)

Если n 30 при p = 95% t = 2

при p = 99% t = 3

Для абсолютного большинства медицинских исследований степень вероятности безошибочного прогноза (р) должна быть не менее 95%.

24) Река-аналог, ее использование при приведения короткого ряда к длинному. Река-аналог выбирается по сходству климатических характеристик синхронность колебаний стока во времени однородности рельфа почвогрунтов, гидрогеологических условий, близкой степени открытости водосбора лесами и болотами соотношение площадей водосбора, которые не должны не отличаться более чем в 10 раз отсутствию факторов, искажают сток(строительство плотиной, изъятие и сброс воды).Река-аналог должна иметь многолетний период гидрометрических наблюдений для точного определения нормы стока и не менее 6 лет параллельных наблюдений с изучаемой рекой.

25) Минимальным стоком называется наименьший сток рек, наблюдается в маловодный период. В практике гидрологических расчетов, выполняемых применительно к водохозяйственного проектирования, расчетными характеристик-ками минимального стока является среднемесячные (30-дневные) и средне-суточные расходы воды рек в летне-осенний и зимний периоды. Среднемесячные расходы вычисляют тогда, когда продолжительность межени превышает два месяца, в противном случае вычисляют 30-дневные минимальные затраты.Календарную среднемесячную расход находят непосредственно по данным гидрологических ежегодников. Периодом М.с. называют отрезок времени от 1 до 30 суток внутри меженного периода, когда наблюдаются наименьшие расходы воды. Минимальный сток формируется в период межени, когда поверхностный сток минимален или совсем отсутствует, и река питается за счет грунтовых вод. При наличии гидрометрических наблюдений расчетные минимальные расходы определяются по кривым обеспеченности. Параметры кривой ^тт,ср, Су и Сл) вычисляют методом моментов или графоаналитическим методом.

26) РЕЧНЫЕ НАНОСЫ — твердые частицы, переносимые водами рек. Речные наносы являются продуктом эрозии в зоне водосборного бассейна реки и состоят из частиц грунта, залегающего на поверхности бассейна, на дне и в берегах речной и овражной сети бассейна. Гранулометрический состав наносов отличается разнообразием фракций. Наряду с мельчайшими илистыми частицами и пылью, равнинные реки транспортируют мелкий и крупный песок и гравий. На горных реках со стремительным течением значительную часть речных наносов составляют галька и валуны. Крупность речных наносов уменьшается вниз по течению. По участию в переформировании речных русел речные наносы делятся на две группы: руслоформирующие, к к-рым относятся крупные частицы, входящие в состав донных отложений, и мелкие, не содержащиеся в донных отложениях. Мелкие наносы не участвуют в формировании дна и откладываются преимущественно на поймах. Речные наносы перемещаются в воде перекатыванием по дну—донные наносы, или в толще потока во взвешенном состоянии—взвешенные наносы. Частицы грунта, лежащие на дне реки, приходят в движение под действием сдвигающей и подъемной сил, возникающих при обтекании зерен грунта речным потоком. Пока подъемная сила не превышает веса частицы, последняя покоится или движется по дну перекатыванием. Если же подъемная сила превосходит вес частицы, то частица отрывается от дна — подпрыгивает. Нек-рые из частиц, совершив скачок, возвращаются на дно, другие же подхватываются восходящими токами жидкости и увлекаются в толщу потока. Такие наносы переходят во взвешенное состояние. Относительное содержание взвешенных наносов в воде наз. мутностыо реки. Мутность воды в среднем течении р. Волги колеблется от 5 г/м3 зимой до 1 кг/м3 во время половодья. При средней мутности Аму-Дарьи 3 кг/см3 наибольшая мутность доходит до 30 кг/м3. На р.Хуанхэ отмечались случаи повышения мутности до 500 кг/м3. Насыщение воды наносами по глубине не равномерно и убывает от дна к поверхности. Чем крупнее частицы, тем неравномернее они распределяются. Количество наносов, к-рое переносит река, зависит от скорости ее течения, крупности наносов и условий питания ими реки. Чем больше скорость течения и выноса наносов в реку притоками, а также в местах аккумуляции наносов способность реки переносить речные наносы увеличивается.

27) Ледовый режим рек. При охлаждении воды до 00С и продолжающейся после этого отдаче тепла с водой поверхности на реках возникают ледовые образования- реки вступают в фазу зимнего режима. За начало зимнего периода условно принимают установление отрицательных температур воздуха, сопровождающихся возникновения на реке ледовых образований. Концом зимнего периода считают момент очищения реки ото льда. Для многих рек отождествление конца зимнего периода с моментом очищение их ото льда зачастую может оказаться нецелесообразным, так как часто даже максимум весеннего половодья сопровождается ледоходом или значительная часть паводка проходит поверх льда. Поэтому правильнее с точки зрения выделения зимней фазы стока за момент окончания зимнего режима принимать момент начало первой интенсивной прибыли весенней воды. Период жизни реки, связаны с ледовыми явлениями, может быть разделен на 3 характерные части: замерзание реки, включающее время осеннего ледохода, ледостав и вскрытие реки. В зимний период реки России живут исключительно за счет питания грунтовыми водами. Только на юге и в период сравнительно кратковременных оттепелей в северных районах может наблюдаться более или менее значительный поверхностный сток. В огромном же большинстве случаев расходы рек в зимний период резко уменьшаются (на некоторых реках до полного прекращения стока) за счет промерзания грунтов и иссякания запасов грунтовых вод. Ледостав С увеличением числа льдин и их размеров скорость движения ледяных полей уменьшается и в местах сужения русла, на мелких участках, у островков и у искусственных сооружений происходят временные задержки, приводящие в условиях отрицательных температур воздуха к быстрому смерзанию ледяных полей и образованию сплошного ледяного покрова, или ледостава. Описанный процесс замерзания рек является наиболее типичным, однако на малых реках и даже на отдельных участках больших рек с очень спокойным течением ледостав может установиться в течение короткого периода времени с низкими температурами без осеннего ледохода. Вскрытие рек С наступлением периода положительных температур начинается таяние льда и поступление воды в реки за счет поверхностного стока. Вследствие таяния снега появляется вода поверх льда сначала у берегов, затем снег на всем ледяном покрове пропитывается постепенно скапливающейся водой . Таяние льда наиболее интенсивно происходит вдоль берегов как за счет поступления талых вод с бассейна, так и в результате того, что почва нагревается быстрее. Вследствие подъема уровня воды лед несколько вспучивается. Вдоль берегов образуется понижение, по которому течет вода и размывает ледяной покров. Образующиеся при этом полосы воды, свободные ото льда, называются закраинами.

28) Распределение воды на земном шаре Из общей площади земного шара Мировой океан занимает 71%, суша-29%. Мировой океан- водная оболочка земного шара. Часть суши, с которой реки несут воду в моря, соединенные с Мировым океаном называют областью внешнего стока (78%), а часть, с которой вода поступает в замкнутые, находящие на суше водоемы, не имеющие стока в океан- областью внутреннего стока (22%). Область внешнего стока разделяют на Тихоокеанско-Индийский (бассейны рек, впадающих в Тихий и Индийский океаны) и Атлантико-Ледовитый склон. К Северному Ледовитому океану относится 14% площади суши, к Атлантическому- 35%, к Тихому-15%, к Индийскому-14%. В пределах Атлантико-Ледовитого склона протекают такие крупные реки: Амазонка, Миссисипи, Конго, Нил, Обь, Енисей, Лена. Крупнейшими реками Тихооакеанского –Индийского склона является Амур, Янцы, Ганг, Бранхапутра. Общий объем воды, заключенный в Мировом океане, равен 1338 млн.км3 Если объем воды Мирового океана распределить равномерно на земной поверхности, то она окажется покрытой слоем воды глубиной 2600 м. За счет притока солнечной энергии с поверхности океанов, морей, суши испаряется 577 тыс км3 воды в год, -458 тыс.км3 испарившейся с поверхности океанов снова возвращается снова в океан в виде осадков- малый круговорот. Небольшая часть воды из объемв учавствующего в круговороте -9 тыс.км3 совершает круговорот в пределах бессточных областей. Особенностью влагообмена бессточных областей с Мировым океаном то, что вода из бессточных областей попадает в океан не путем непосредственного стока, а путем переноса ее в парообразном виде. Чтобы испарить 577 тыс.км3 расходуется более 40% солнечной энергии. Для осуществления круговорота воды расходуется 22% всей достигающей земли солнечной энергии.