Файл: Практикум Составители Л. И. Шевелева, В. И. Максименко, А. Г. Голикова.docx
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 27.10.2023
Просмотров: 497
Скачиваний: 6
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
СОДЕРЖАНИЕ
Дальневосточный федеральный университет
1 ГИДРОГРАФ СТОКА И ЕГО ПОСТРОЕНИЕ
2 ХАРАКТЕРИСТИКИ СТОКА И ИХ ОПРЕДЕЛЕНИЕ
РАСЧЕТ ОРДИНАТ И ПОСТРОЕНИЕ ЭМПИРИЧЕСКОЙ И ТЕОРЕТИЧЕСКОЙ КРИВЫХ ОБЕСПЕЧЕННОСТИ РАСХОДОВ
Расчет координат теоретической кривой обеспеченности
ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОРРЕЛЯЦИОННОЙ СВЯЗИ МЕЖДУ ГИДРОЛОГИЧЕСКИМИ ХАРАКТЕРИСТИКАМИ
аналогов коэффициент корреляции всегда должен быть положительным. Это вытекает из главного условия при выборе рек-аналогов – синхронности колебания стока.
Связь между величинами может быть показана графически (рис. 5).
а) б) в)
Х
Рис. 5. Графическая интерпретация связи между расходами двух рек:
а) тесная связь; б) слабая связь; в) связь отсутствует
Оценку достоверности (неслучайности) коэффициента корреляции, определенного по непродолжительному ряду наблюдений, проверяют с помощью коэффициента достоверности Кд. Он равен отношению r к его среднеквадратическому отклонению:
r n1
KД
1 r2
, (15)
где п– число членов ряда; r– коэффициент корреляции.
При Кд < 1 – связь отсутствует; при 1 ≤ Кд ≤ 3 существует тенденция; при Кд > 3 коэффициент корреляции считается достоверным.
Уравнениярегрессии, связывающие характеристики хи у, имеют вид:
y y
r y x x
; (16)
0 0
x
x x0
r x
y
y y0
, (17)
где х0 и у0 – среднеарифметические значения членов каждого ряда; r– коэффициент корреляции; х и
y – среднеквадратические отклонения ряда хи ряда у.
Среднеквадратическиеотклоненияхи уопределяются по формулам:
x
y
; (18)
, (19)
где п– число членов ряда; хiи уi– соответственно, наблюденные значения рассматриваемых характеристик.
Коэффициенты ???? ????
????
и ???? ????
????
уравнений (16) и (17) определяют угол наклона прямой
регрессии к оси ординат и оси абсцисс и называются коэффициентамирегрессии. Оба уравнения (16) и (17) имеют общую точку с координатами х0 и у0, т.е. пересекаются в точке, соответствующей средним значениям расхода.
Ниже приведена последовательность нахождения уравнений регрессии.
-
Построить график связи между значениями стока приводимого ряда наблюдений и ряда-аналога за совместный период наблюдений (графическая оценка наличия связи). -
Рассчитать значение коэффициента корреляции r. Определить по его величине наличие связи между параметрами. -
Сделать оценку достоверности (КД) коэффициента корреляции. -
Определить среднеквадратические отклонения по хи у. -
Рассчитать коэффициенты регрессии. -
Записать уравнения регрессии. -
Восстановить недостающие значения расходов в приводимом ряду. Расчет удобно вести в табличной форме (табл. 9).
Таблица 9
Расчет составляющих уравнения регрессии
xi | yi | ∆хi= = хi-х0 | ∆уi= = уi-у0 | (хi-х0) (уi - у0) | (хi-х0)2 | (уi-у0)2 | (∆хi+∆уi)2 |
1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 |
| | | | | | | |
| | | | | | | |
| | = 0 | = 0 | | | | |
Примечание. При расчетах делается проверка построчная и по столбцам:
2
– xi 0 и yi 0 (проверка по столбцам);
– xi
yi
x2 2 xi
yi
y2 (проверка по строкам – ([3] + [4])2 = [6] + 2[5] + [7]);
i
i
– xi
-
yi
2 x2 2 x
yi
y2
– контроль сумм: берут последнюю
i
i
i
строку таблицы – [8] = [6] + 2 [5] + [7].
Метод корреляции широко используется в гидрологии для удлинения гидрологических рядов, определения нормы стока рек, имеющих непродолжительные ряды наблюдений.
Продолжительность периода наблюдений считают достаточной, если рассматриваемый период репрезентативен (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.
Если относительные средние квадратические погрешности превышают указанные пределы и период наблюдений нерепрезентативен, необходимо осуществить приведение рассматриваемой гидрологической характеристики к многолетнему периоду (СП [5], раздел 6). Приведение осуществляется посредством подбора рек-аналогов и расчетом уравнений регрессии.
В соответствии с СП [5] при выборе рек-аналогов необходимо учитывать условия:
-
однотипность стока реки-аналога и исследуемой реки; -
географическую близость расположения водосборов; -
однородность условий формирования стока, сходство климатических условий, однотипность почв (грунтов) и гидрогеологических условий, близкую степень озерности, залесенности, заболоченности и распаханности водосборов; -
средние высоты водосборов не должны существенно отличаться, для горных и полугорных районов следует учитывать экспозицию склона и гипсометрию; -
отсутствие факторов, существенно искажающих естественный речной сток (регулирование стока, сбросы воды, изъятие стока на орошение и другие нужды).
В приведенном ниже практическом задании вопрос о выборе рек-аналогов не решается. Предлагается проверить, можно ли использовать назначенную реку в качестве реки-аналога.
Пример расчета
Проверить наличие корреляционной связи между расходами двух рек. При наличии связи составить уравнение регрессии и удлинить ряд. Исходные данные приведены в табл. 10.
Таблица 10
Среднегодовые расходы рек по данным наблюдений с 1940 по 1968 гг.
Год | Qиссл (Xi) | Qанал (Yi) | | Год | Qиссл (Xi) | Qанал (Yi) |
1940 | – | 61 | 1955 | – | 84 | |
1941 | – | 206 | 1956 | – | 320 | |
1942 | – | 135 | 1957 | – | 46,3 | |
1943 | – | 605 | 1958 | 78,5 | 75,5 | |
1944 | – | 46,8 | 1959 | 86,6 | 145 | |
1945 | – | 196 | 1960 | 108 | 140 | |
1946 | – | 356 | 1961 | 73,4 | 145 | |
1947 | – | 109 | 1962 | 449 | 296 | |
1948 | – | 115 | 1963 | 92,8 | 135 | |
1949 | – | 67,5 | 1964 | 209 | 350 | |
1950 | 644 | 813 | 1965 | 149 | 317 | |
1951 | – | 300 | 1966 | 149 | 81 | |
1952 | – | 64 | 1967 | 103 | 17,6 | |
1953 | – | 97 | 1968 | 376 | 392 | |
1954 | – | 47,3 | |