Файл: Определение отсчетного уровня для установления глубины портовой акватории.docx

Необходимо обрабатывать наблюдения, производившиеся с одинаковой частотой. Имеется продолжительный ряд наблюдений за уровнем в течение 30 лет (с 1917 по 1946 год) в пункте Брест3 (Приложение 1).
Вычислить есть ли тренд. В данном случае он есть (рис.9.).

Рис.9. Тренд уровенных измерений в пункте Брест3

Определить повторяемость больших рядов наблюдений: выбрать интервалы и подсчитать, сколько уровней попадает в этот интервал. Число интервалов для подсчёта повторяемости и обеспеченности должно находиться в пределах 10 – 20. Величина интервала будет зависеть от величины колебаний.

При небольшом значении колебании уровня допускается брать величину интервала 5 см. Рекомендуется брать значение, кратное 5 или 10, чтобы легко было обрабатывать. Рассчитаем амплитуду колебаний уровня:

Т.к. амплитуда колебаний превышает 50 см, то заданный район считаем приливным. Следовательно, за НГ принимаем НТУ. Рассчитаем НТУ по данным за 30 лет.

Примем количество интервалов, равным 12, тогда интервал будет равен:

.

Примем начало интервалов = 485 см каждые 5 см и определим повторяемость и обеспеченность ряда наблюдений (Приложение 2).

Повторяемость ряда наблюдений рассчитывается по формуле:

– число уровней, которое попало в интервал.

– общее число членов обрабатываемого ряда.

Определить обеспеченность путем последовательной суммы повторяемостей (нарастающая сумма). Обеспеченность ряда наблюдений рассчитывается путем последовательной суммы повторяемостей (нарастающая сумма) по формуле:

– первое число членов обрабатываемого ряда;

– i-тое число членов ряда;

– конечное число членов обрабатываемого ряда;

– сумма членов ряда от первого до i-того.

По результатам расчета повторяемости и обеспеченности строится гистограмма повторяемости (рис.10.), которая должна представлять нормальное распределение, и кривая обеспеченности (рис.11.). По кривой обеспеченности определяется высота уровня моря в акватории порта соответствующая повторяемости раз в 2 года и наиболее часто повторяемый уровень моря, обеспеченность которого определяется по табл.9.

Обеспеченность отсчетного уровня для безливных и приливных морей Табл.9.

Рис.10. Гистограмма повторяемости уровней моря в пункте Брест 3

Рис.11. Кривая обеспеченности уровней моря в пункте Брест 3
Н_50% = 455,5 см;

=455,5 см – 452 см = 3,5 см = 0.04 м

Н_98%= 438,2 см

2.2.Статистический метод расчета экстремальных уровней

Нахождение кривых режимной обеспеченности.

Если говорить о режимной обеспеченности, то такой уровень будет наблюдаться 1% в 100 лет. Вероятность обеспеченности можно заменить периодом повторяемости (сколько раз повторяется в определенный период 25, 50, 100 лет).

При расчете обеспеченностей экстремальных уровней обрабатывают, как правило, не сами уровни, а их отклонения от среднегодовых значений (чтобы исключить тренд, если он там есть). При расчете обеспеченностей экстремальных уровней на длительный период (100, 300 лет) следует учитывать исторический максимум. Есть специальная система расчета, называемая Система исторического максимума.

Будем обрабатывать минимальные среднемесячные уровни, которые располагаем в убывающем порядке, каждый уровень должен иметь номер (табл.10.).

Обеспеченность экстремальных уровней:

*100%

– номер по порядку

– общее число членов ряда

Расчет обеспеченности минимальных уровней Табл.10.

Год	№ п/п	В убыв. Порядке	Обеспеченность - Р,%	Год	№ п/п	В убыв. Порядке	Обеспеченность - Р,%
Год	№ п/п	В убыв. Порядке	Обеспеченность - Р,%	Год	№ п/п	В убыв. Порядке	Обеспеченность - Р,%
1897	1	452,6	3,2	1912	16	440,2	51,6
1898	2	450,7	6,5	1913	17	440	54,8
1899	3	448,4	9,7	1914	18	439,5	58,1
1900	4	447,9	12,9	1915	19	439,1	61,3
1901	5	447	16,1	1916	20	439	64,5
1902	6	445,1	19,4	1917	21	437,6	67,7
1903	7	444	22,6	1918	22	436,4	71,0
1904	8	443	25,8	1919	23	436,3	74,2
1905	9	442,8	29,0	1920	24	436,2	77,4
1906	10	442,6	32,3	1921	25	434,1	80,6
1907	11	442,2	35,5	1922	26	432,6	83,9
1908	12	441,8	38,7	1923	27	432	87,1
1909	13	441,2	41,9	1924	28	431,8	90,3
1910	14	441,1	45,2	1925	29	430,2	93,5
1911	15	440,9	48,4	1926	30	429,6	96,8

Кривая экстремальных уровней будет с отклонениями от кривой обеспеченности нормальных уровней. Кривая обеспеченности экстремальных уровней, как правило, аппроксимируется (рис.12.).

Рис.12. Кривая обеспеченности минимальных уровней

= 452 см
В соответствии со вспомогательной табл. 9, обеспеченность отсчётного уровня акватории п. Брест3 составляет 98%.

Снимаем с кривой нормальной обеспеченности значение уровня, соответствующее 98%:

= 438,2 см.

В качестве отсчётного уровня портовой акватории п. Брест 3 принимается уровень с отсчётом 438,2 см.

3.Нахождение отсчетного уровня при коротком ряде наблюдений

3.1Связь между уровнями в двух пунктах

Практическое использование:

Определение многолетних характеристик колебаний в пункте с коротким рядом наблюдений;
Контроль сомнительных данных;
Восстановление пропусков в наблюдениях.

Методика работы: имеется пункт Y – исследуемый пункт с коротким рядом наблюдений. Необходимо найти пункт X – опорный пункт (аналог), который имеет длительный ряд наблюдений.

Подбирается пункт Б по следующим признакам:

По возможности должен располагаться близко к исследуемому.
Должен иметь длительный ряд наблюдений, который обязательно включает период наблюдений, имеющийся в исследуемом пункте.
Пункт Б должен находиться в сходных гидрометеорологических и геоморфологических условиях.
Колебания уровня в пунктах должны быть схожими.

Для предварительной оценки сходства колебаний уровня строится совмещенный хронологический график колебаний уровней в исследуемом и опорном пункте.
Пример: Необходимо определить средний многолетний уровень в исследуемом пункте, для этого наиболее подходящим является среднемесячные наблюдения. Если в исследуемом пункте не очень маленький ряд наблюдений, то можно использовать среднегодовые наблюдения. Нужны максимальные и минимальные (экстремальные) уровни. В этом случае график связи находят только по экстремальным уровням (max, min).

Обработка материалов:

Графический способ.
Расчет коэффициента линейной корреляции отобранных для обработки уровней – характеризует тесноту связи между исследуемыми величинами (-1 < < +1).
Способ наименьших квадратов.