СНиП 2.01.14-83 ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАСЧЕТНЫХ ГИДРОЛОГИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК - 2. Определение расчетных гидрологических характеристик при наличии данных гидрометрических наблюдений

2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАСЧЕТНЫХ ГИДРОЛОГИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ПРИ НАЛИЧИИ ДАННЫХ ГИДРОМЕТРИЧЕСКИХ НАБЛЮДЕНИЙ

Общие указания

2.1. Определение расчетных гидрологических характеристик при наличии данных гидрометрических наблюдений достаточной продолжи­тельности осуществляется путем применения аналитических функций распределения ежегодных вероятностей превышения.

Примечание. Продолжительность периода наблюдений считается достаточной, если рассматриваемый период репрезентативен (представителен), а величина относительной средней квадратической ошибки расчетного значения исследуемой гидрологической характеристики не превышает 10%.

Оценка репрезентативности ряда наблюдений за п лет производится по рекам-аналогам с числом лет наблюдений N (N > п, при N > 50 лет). Репрезентативность ряда наблюдений за гидрологической харак­теристикой определяется по разностным интегральным кривым речного стока или сопоставлением кривых распределения речного стока по реке-аналогу за периоды n и N лет.

Если относительные средние квадратические ошибки превышают указанный предел и период наблюдений нерепрезентативен, необходимо осуществить приведение рассматриваемой гидрологической харак­теристики к многолетнему периоду согласно требованиям пп. 3.1-3.5.

2.2. Эмпирическая ежегодная вероятность превышения Р_т гидро­логических характеристик определяется по формуле

Р_т=т/(п+1)100%,                                                          (1)

где т - порядковый номер членов ряда гидрологической харак­теристики, расположенного в убывающем порядке; п - общее число членов ряда.

Эмпирические кривые распределения ежегодных вероятностей превышения строятся на клетчатках вероятностей. Тип клетчатки вероятностей выбирается в соответствии с принятой аналитической функцией распределения вероятностей и полученного отношения коэффициента асимметрии C_s к коэффициенту вариации C_v.

2.3. Для сглаживания и экстраполяции эмпирических кривых расп­ределения ежегодных вероятностей превышения, как правило, применяется трехпараметрическое гамма-распределение при любом отношении C_s / C_v. При надлежащем обосновании допускается применять биноминальную кривую распределения (при C_s > 2C_v) или другие функции распределения вероятностей. При неоднородности ряда гидро­метрических наблюдений (различные условия формирования стока) допускается применять усеченные и составные кривые распределения ежегодных вероятностей превышения.

2.4. Параметры аналитических кривых распределения - среднее мно­голетнее значение , коэффициент вариации C_v и отношение коэф­фициента асимметрии к коэффициенту вариации - устанавливаются по гидрометрическим рядам наблюдений за рассматриваемой гидро­логической характеристикой методом наибольшего правдоподобия или методом моментов.

2.5. Расчетный коэффициент вариации C_v и коэффициент асимметрии C_s для трехпараметрического гамма-распределения методом наиболь­шего правдоподобия следует определять в зависимости от статистик l₂ и l₃, вычисляемых по формулам:

                                                    (2)

                                               (3)

где k_i - модульный коэффициент рассматриваемой гидрологической характеристики, определяемый по формуле

k_i=Q_i/,                                                                         (4)

где Q_i - погодичные значения расходов воды;

  - среднее арифметическое (среднее многолетнее) значение расходов  воды, определяемое в зависимости от числа лет гидрометри­ ческих наблюдений п по формуле

                                                                 (5)

По полученным значениям статистик l₂ и l₃ определяют расчетный коэффициент вариации и коэффициент асимметрии по обязательному прил. 1.

2.6. Расчетный коэффициент вариации C_v и коэффициент асимметрии C_s для трехпараметрического гамма - распределения и биномиального распределения методом моментов определяется по формулам:

   (6)

                  (7)

где а₁,.., а₆; b₁, ..., b₆ - коэффициенты, определяемые по обязательным  прил. 2 и 3;

C_v и С_s - соответственно смещенные коэффициенты ва­ риации и асимметрии, определяемые по  формулам:

                                                     (8)

                    (9)

2.7. Расчетные значения отношения коэффициента асимметрии к коэффициенту вариации, а также коэффициента автокорреляции следует принимать как среднее из значений, установленных по данным группы рек с наиболее продолжительными наблюдениями за рассматриваемой гидрологической характеристикой в гидрологически однородном районе.

2.8. Если не представляется возможным произвести расчет согласно требованиям пп. 2.5 2.6, допускается применять графоаналитический и графический методы. Параметры биномиального распределения графо­аналитическим методом определяются по формулам:

S=(Q_5%+Q_95%-2Q_50%)/(Q_5%-Q_95%);                 (10)

s=(Q_5%-Q_95%)/(Ф_5%-Ф_95%);                                            (11)

=Q_50%-Ф_50%s.                                                             (12)

где Q_5%, Q_50%, Q_95% - величины расходов воды вероятностью превышения соответственно 5%, 50%, 95%, установленные по сглаженной эмпирической кривой распределения;

Ф_5%, Ф_50%, Ф_95% - нормированные ординаты биноминальной кривой распределения, соответствующие вычисленному значению коэффициента скошенности S.

Величина коэффициента асимметрии определяется по функци­ональной зависимости от коэффициента S.

При определении параметров графическим методом используется набор клетчаток вероятностей при фиксированном отношении C_s / C_v.

2.9. В случае неоднородности исходных данных гидрометрических наблюдений, когда рассматриваемый ряд состоит из неоднородных гидрологических характеристик, эмпирические и аналитические кривые распределения устанавливаются отдельно для каждой однородной совокупности.

Обобщенная кривая распределения вероятностей превышения независимо от условий формирования членов ряда рассчитывается на основе однородных кривых, установленных по однородным данным одним из двух способов:

а) при наличии наблюдений в каждом году всех однородных элементов режима реки (п₁ = п₂ = п₃ = п) ежегодная вероятность превышения Р% рассматриваемой гидрологической характеристики при любом ее значении определяется по формуле

Р%=[1-(1-Р₁)(1-Р₂)(1-Р₃)]100%,                                  (13)

где Р₁; Р₂; Р₃ - ежегодные вероятности превышения однородных элементов.

При двух однородных гидрологических характеристиках формула (13) принимает вид

Р%=(Р₁+Р₂-Р₁Р₂)100%                                                 (14)

Вероятности превышения Р₁, Р₂, Р₃ однородных элементов в формулах (13) и (14) выражаются в долях от единицы;

б) если в каждом году имеется лишь одно значение рассматриваемой гидрологической характеристики, ежегодные вероятности превышения при любом ее значении определяются по формуле

Р=(п₁Р₁+п₂Р₂+п₃Р₃)(п₁+п₂+п₃),                                   (15)

где п₁, п₂, п₃ - числа членов однородных совокупностей.

При двух генетически однородных элементах формула (15) принимает вид

Р=(п₁Р₁+п₂Р₂)(п₁+п₂).                                                   (16)

При наличии в ряду наблюдений нулевых значений рассматриваемой гидрологической характеристики (например, минимальные расходы воды) ежегодные вероятности превышения определяются по формуле Р=п₁Р₁/(п₁+п₂).                                                                     (17)

Вероятности превышения Р₁, Р₂, Р₃ в формулах (15), (16), (17) выражаются в процентах.

Параметры кривых распределения однородных элементов устанавливаются согласно требованиям пп. 2.5, 2.6, 2.8.

2.10. Для наибольшего или наименьшего членов ряда гидро­метрических наблюдений следует указывать доверительные интервалы эмпирической ежегодной вероятности превышения, определяемые по обязательному прил. 4.

2.11. Параметры кривых распределения гидрологических харак­теристик при наличии обоснованных сведений о выдающихся величинах речного стока следует определять:

А. При учете одного выдающегося значения гидрологической характеристики, не входящего в непрерывный п -летний ряд данных гидрометрических наблюдений:

а) методом наибольшего правдоподобия в зависимости от статистик l₂ и l₃, определяемых по формулам:

           (18)

;(19)

б) методом моментов - по формулам:

                                         (20)

                (21)

Б. При учете одного выдающегося значения гидрологической характеристики, входящего в п -летний ряд данных гидрометрических наблюдений:

а) методом наибольшего правдоподобия в зависимости от статистик l₂ и l₃, определяется по формулам:

     (22)

(23)

б) методом моментов - по формулам:

                                 (24)

                (25)

В формулах (18) - (25): N ^/ - число лет, в течении которых выдающееся значение гидрологической характеристики не было превышено.

Эмпирическая ежегодная вероятность превышения выдающегося значения гидрологической характеристики определяется по формуле (1) с заменой п на N ^/.

2.12. Боковая приточность речного стока между смежными створами определяется одним из следующих способов:

а) суммированием расхода воды притоков с учетом времени добегания, впадающих на участке между двумя створами;

б) по разности средних доходов воды в верхнем и нижнем створах участка реки;

в) по методу водного баланса.