10. Практические методы расчетов внутригодового распределения стока по гидрометричесим данным

Метод компоновки. Суть метода компоновки – разработка модели расчетного года определенной обеспеченности для регулирования стока. На практике встречаются три случая регулирования:1)полное годичное, когда дефиц.период – несколько сезонов (на реках с вес.половодьем это лето-осень и зима), он называется лимитирующим периодом ЛП, 2)сезонное регулирование, деф.период – один из маловодных сезонов, который называется лимитирующим сезоном ЛС, 3) при отсутствии дефицита за критический период принимается минимальный месяц – лимитирующий месяц ЛМ. Соответственно, создается модель, в которой все объемы стока имеют заданную обеспеченность: Гр, ЛПр, ЛСр, ЛМр. Метод компоновки нужен, так как не всегда из числа имеющихся лет можно выбрать один год, приближенно удовлетворяющий этим условиям. С помощью метода компоновки рассчитывается такой гидрограф, в котором жестко выдерживаются условия регулирования в трех опорных периодах отдачи. Шаги метода: 1)каждый в\х год делится на ЛП и нелимитирующий период НП, ЛП делится на ЛС и нелимитирующий сезон НС (сроки сезонов едины для всех лет, округляются до месяцев), 2)по каждому в\х году подсчитываются суммы Qср.мес за Г,НП,ЛП,НС,ЛС, а также делается ЛМ - выборка минимальных 30-дневных расходов внутри ЛС, 3)строятся кривые обеспеченности (эмп. или аналит.) всех лимитирующих значений, 4)по кривым определяются Гр, ЛПр, ЛСр, ЛМр, а также вычисляются нелимитирующие величины НП=Гр-ЛПр, НС=ЛПр-ЛСр, сумма ср.мес.расходов лим.сезона за вычетом лим.месяца НМ=ЛСр-ЛМр, 5)производится детализация распределения сезонных величин стока НП, НС и ЛСр по месяцам. Внутрисезонное распределение стока принимается приближенно, т.к. в общем случае зависит от водности сезона (многоводный при Р<33%, маловодный при Р>66%, средний). Для различных групп водности каждого из сезонов расчет производится отдельно: 1)внутри каждого сезона месячные расходы располагаются в убывающем порядке с указанием календ.месяца, 2)за все годы, вошедшие в рассматриваемую градацию водности, суммируются месячные расходы с одинаковым порядковым номером и их суммы за сезон, 3) по этим данным вычисляется среднее распределение стока по месяцам с одинаковым порядковым номером в % от сезонной суммы, 4) для каждого порядкового номера выставляется наиболее часто встречающийся на этом месте календ.месяц, и ему приписывается найденная доля стока в %. Модель года заданной обеспеченности получается распределением сезонных величин НП, НС и ЛС по каждому месяцу в соответствии с его долей. Также можно представлять гидрограф и в процентах от годового стока. Чем меньше глубина регулирования, тем большей должна быть детализация внутригодового регулирования в расчетном гидрографе. Наоборот, при высокой степени регулирования параметры регулирования определяются объемом притока за весь лимитирующий период.

Установление внутригодового распределения стока путем выбора расчетного года из числа фактических. Данный метод возник раньше метода компоновки, в связи с задачами рег. стока на переменную отдачу, при которых требуется детальная характеристика внутригодового режима стока. Смысл приема в том, чтобы выбрать несколько лет, близких по водности к году заданной обеспеченности Гр в качестве гидрографов-моделей. По этим моделям просчитать несколько вариантов сработки и наполнения вдхр., по которым можно предусмотреть неблагоприятные условия и учесть их при назначении параметров и правил регулирования стока. Чтобы водность года модели Гi в точности равнялась водности года выбранной обесп. Гр, ординаты гидрографа перемножаются на коэфф. К=Гр/ Гi. Главный недостаток такого подхода в том, что при нём выдерживается только требование равенства обесп-ти годового объёма стока заданной обесп-ти бесперебойной отдачи, а остальные критические величины могут иметь другую обесп. При разработке правил регулирования этот недостаток оправда многовариантностью моделей, и выбором наихудших сочетаний, а в расчетах внутригодового распределения несоответствие приведет к ошибкамв определении емкостей регулирования и гарантированных отдач. Поэтому к выбору года модели предъявляются жесткие требования. А именно: обесп. Г, ЛП и ЛС, а также минимального месячного расхода должны быть наиболее близки друг к другу и к заданной обесп. Выбор осуществ. с помощью следующих операций: 1) в/х год разбивается на периоды и сезоны с жесткими календарными границами, за каждый год подсчитываются суммы месячных расходов Гi, ЛПi, ЛСi, и выписывается лимитирующий месячный расход ЛМi; 2) Полученные величины для каждой из этих характеристик располагаются в порядке убывания и около них выписываются в/х годы, к которым они относятся, и их эмпир. обесп.; 3)Из числа имеющихся лет выбирается год, в котором обесп-ти для года и ЛП, ЛС, а также мин. месячного расхода наиболее близки к друг другу и к заданной обесп-ти. Затем устанавливается относ. распределение по месяцам. Расчетный гидрограф среднемесячных расходов получается перемножением годовой суммы (Гр) на доли стока календарных месяцев выбранного года-модели. также проверяется обесп-ть лимитирующих величин в полученном расчетном гидрографе – Р(ЛП), Р(ЛС), Р(ЛМ), поскольку указанная модель опреция приведения года-модели к году заданной обесп-ти эквивалентна применению переходного коэфф. К=Гр/ Гi, которая гарантирует успех только в случае примерного равенства коэфф. вариации рассматриваемых величин или при небольшом отличии их обеспеченностей от заданной. Если выбор года затруднителен по всему набору критических величин,тогда ограничиваются выполнением требований в отношении годового стока и лимитирующего периода или сезона в зависимости от глубины регулирования.

ТРЕБОВАНИЯ К ИСХОДНОМУ РЯДУ ГИДРОМЕТРИЧЕСКИХ ДАННЫХ (ПРИМЕНИТЕЛЬНО К РАЧЕТАМ ВНУТРИГОДОВОГО  РАСПРЕДЕЛЕНИЯ)

При выполнении расчетов внутригодового распределения необходимо выполнение как общих требований к исходному ряду так и некоторые особенные требования именно для этого вида расчета. К основным относятся: Анализ исходных данных:1. полнота и надежность наблюдений за Н и Q, в особенности  наличия данных о наиб и наим уровнях в различные фазы, увязка уровней постов. 2. увязка годового и сезонного стока, макс и мин расходов и уровней по длине реки, 3. полнота учета стока на пойме и в протоках, 4. обоснованность способов подсчета стока за разные периоды, экстраполяции кривой Q=f(H), учета деформации русла, переменного подпора. 5. точность расчетов стока за год, сезон, месяц, сутки, особенно за зиму. Производится проверка однородности в связи с переносом поста например, в/х деят-ти, проверка на независимость данных. Также если есть пропуски данных необходимо проверить можно ли восполнить пробелы. Данные низкого кач-ва либо уточняются либо исключаются.  К специфическим требованиям относятся:для повышения точности рекомендуется проводить оценку репрезентативности ряда при его продолжительности менее 20 лет по 2 критериям: среднему распределению стока по сезонам года (в долях от годового стока) и обеспеченности лимитирующих величин (Г, ЛП, ЛС) в годы периода наблюдений.

Оценка репрезентативности проводится по данным опорного пункта имеющего длинный ряд за период N лет включающий в себя период n лет по изучаемому пункту. Цель проверки по первому критерию – выявление аномалий внутригодового распределения обусловленных особенностями режима стока периода наблюдений. Такая проверка осуществляется: 1. расчетом среднего распределения стока по данным опорного пункта за N и n лет наблюдений.  при значительных отклонениях следует выполнить приведение к длинному ряду N средних значений за год, ЛС и ЛП полученных по короткому ряду. 2. второй критерий направлен на выяснение полноты и равномерности освещения имеющимся рядом наблюдений различных лет. по данным опорного пункта за N лет строятся кривые обеспеченности стока за год, ЛП и ЛС. на эти кривые наносят точки соответствующие годам за период n лет. Если они , распределяются равномерно по всей амплитуде обеспеченностей то короткий ряд признается репрезентативным. 

при расчете стока по сезонам в качестве основного способа используются эмпирические кривые обеспеченности. Увязка кривых происходит с помощью графиков связи равнообеспеченных значений лимитирующих величин: ЛП=f(Г),  ЛС=f(ЛП). Цель увязки – корректировка тех участков кривых обеспеченности которые проявляются в виде выскакивающих точек или нарушений монотонности линий связи. Увязка эмпирических кривых может быть осуществлена и в модульных коэф величин.