11. Кривые продолжительности суточных расходов воды

В контексте расчетов внутригодового распр-я стока многие методы направлены на опред-е хронологического хода. Рассмотрим показатель внутригодовой неравномерности стока, свободные от календ.учета. Он дает возможность количественного сопоставления режимов разных лет по одному в.о. и возм-ть сравнения различных рек с точки зрения эффективности исп-я стока. Построение кривой прод-ти суточных расходов: ранжировать годовой ряд расходов (365 значений) по убыванию Q₁>Q₂>…>=Q₃₆₄>=Q₃₆₅, значение расхода присваивать по оси ординат, по абсцисс – время._. Для удобства анализа по оси ординат модульные коэф-ты расходов (К=Qi/Qср), а по времени – в долях от продолжительности года t/365. Важнейший параметир кривой прод-ти – коэф-т естественной зарегулированности стока (φ), выражающий долю базисного стока в годовом (φ=Wбаз/Wгод). Базисный сток – то, что ниже линии среднегодового расхода воды. Для в/х расчетов понятнее коэффициент внутригодовой неравномерности стока d=1-φ. Он численно равен емкости регулирования (в долях от годового объема), необходимой для полного выравнивания стока внутри года. Кривые прод-ти сут.расходов исп-ся в частности при исслед. качества речных вод – определение периода времени, в теч. которого будут отмечаться опред. уровни загрязн. речных вод.

Расчет кривой прод-ти сут. расходов, соотв. году заданной обесп-ти основывается на выборе года-модели, обеспеченность кот.близка заданной. Построение его кривой прод-ти в модульных коэф-тов, потом перемножение на среднегодовой расход заданной обеспеченности. Подход очень приблизительный, только на самых ранних стадиях проектирования. В водноэнерг.расчетах: при выбр. НПУ пересчет среднесуточных расходов в среднесут. мощности ГЭС: N=9,81QHη, где Н – напор, разность между пост.НПУ и уровнем НБ, зависящий от расхода воды, η= η(Q,H) – коэф-т полезного действия ГЭС в зав-ти от расхода и напора. Трудоемкость расчетов с исп-ем кривой прод-ти существенно уменьшается, т.к. для ее построения нужно 10-12 точек. Расчеты проводят по характерным годам: средневодному и маловодному заданной обесп-ти.

Средние многолетние хар-ки могут определяться по средним кривым прод-ти и по абсолютной кривой прод-ти суточных расходов. Средняя кривая прод-ти строится на основе данных о макс., миним. расходе и расходах 30,90, 180,270,355-дневной прод-ти для конкретных лет периода наблюд. Эти характеристики осредняются и строится средняя кривая прод-ти. Абсолютная кривая – расположение всех суточных расходов за N лет наблюдений в убывающем порядке. Она более точная для определения среднемногол. значений водноэнерг.показателей.

12. Моделирование гидрологических рядов с учетом внутригодового распределения стока

Необходимо для определения многолетней составляющей емкости вдхр. Используется только в качестве приближенной оценки, так как применение получаемых в результате него номограмм\гидрографов возможно только при искусственном разделении емкости на многолетнюю и сезонную составляющие, а в действительности регулирование стока осуществляется как единый процесс перераспределения стока во времени, реализуемый в многолетнем плане как последовательность фаз наполнений и сработок водохранилища. Наилучший способ применения полученной тем или иным способом модели колебаний стока – моделирование гидр.ряда с последующей его обработкой по календарному методу. Собственно по ряду можно получить только многолетнюю составляющую емкости водохранилища, поэтому возникает задача моделирования ряда с месячным интервалом осреднения. Это делается различными методами: 1)Прямые методы представляют посл-ть месячных величин стока в виде периодического случайного процесса с дискретным временем. В качестве реализации сл.функции берутся данные наблюдений за 1 год, расходы одноименных месяцев считаются сечениями случайной функции. Моделировании ведется по сложной 12звенной (помесячной) цепи Маркова (по взаимосвязи большоего количества величин друг с другом). У этого подхода много минусов: одноименные месячные расходы – генетически неоднородные величины и их ФРВ плохо описываются аналитически; принимаются гипотезы об условных функциях распределения (хз что это, но проверить их для реальных рядов нельзя). Поэтому он мало используется. 2)Композиционные методы предполагают раздельное описание годовых и внутригодовых колебаний стока, чтобы рассмотреть всевозможные их сочетания и взаимодействие.  Самый используемый – метод фрагментов Сванидзе: а)по имеющемуся ряду расходов за n лет строится n фрагментов (по одному за каждый год), т.е. моделей внутригодового распределения в виде гидрографа среднемесячных расходов в отн.единицах qt=Qсредн.за месяц t /Qср.год; за каждый год вычисляется коэффициент внутригодовой неравномерности стока d=1-ф, где коэфф.естеств.зарегулированности ф=отношению базисного стока (тот который ниже среднегодового расхода в кривой продолжительности) к годовому; б)моделируется ряд среднегодовых расходов Q длиной N лет (например, 1000); в)исследуется зависимость между водностью года и внутригодовым распределением с помощью графика или коррелятивной зависимости d=f(Kг), где Кг – модул.коэфф годового стока = Q/Qо; г)если не обнаруживается зависимости внутригодового распределения от водности года, то сочетание любого расхода из ряда равновероятностно с любым из имеющихся фрагментов, тогда для каждого из среднегодовых расходов смоделированного ряда выбирается фрагмент по урновой схеме с возвращением (тупо случайный фрагмент), и результат принимается за гидрограф i-го года искусств.реализации; д)если же зависимость обнаруживается, то все фрагменты делятся на три (пять) «урн» - многоводные <33%, средневодные, маловодные >66% (добавляются со сдвигом процентов очень многоводный <20% и очень маловодный >80% годы), и фрагмент с учетом водности года выбирается из соответствующей урны. Преимущество этого метода – возможность обойтись без введения гипотез о законах распределения месячных расходов и сохранить в первоначальном виде имеющиеся трудноописуемые статистические закономерности внутригодового распределения.