Разработка методики прогноза декадного стока по объему воды в русловой сети по данным об уровнях воды

Очень часто в условиях недостаточно густой сети стоковых постов реализация описанного выше способа бывает затруднена из-за невозможности подсчета запасов воды в русловой сети о расходах воды.

В этом случае можно осуществить оценку русловых запасов используя данные наблюдений за уровнями воды. Рассчитанные таким образом объемы воды называются условными.

. Сначала рассчитаем коэффициент водности

 

 

Таблица 5.

Вычисление коэффициентов водности в створах бассейна р.Оки выше г.Касимов

Река	Пункт	Площадь водосбора,км²	Коэффициент водности
Ока	Касимов	130000	1,00
Ока	Половское	99000	0,76
Ока	Кашира	68700	0,53
Ока	Калуга	54900	0,42
Москва	Звенигород	5000	0,04
Осетр	Маркино	3020	0,02
Осетр	Хрусловка	462	0,004

 

. По данным о среднесуточных уровнях воды на последние числа календарных декад вычисляем средневзвешенные уровни воды на участках.

 

Таблица 6.

Вычисление средневзвешенных уровней воды на участках р.Оки

Створы участков		Средние суточные расходы воды, м³/с
		июнь			июль			август
		31.05	10	20	30.06	10	20	31.07	10	20
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11
1977 год
Касимов p=1,0	H	-16	4	25	-17	-30	-44	-57	-80	-68
Половское	H	115	144	187	95	110	110	78	64	70
p=0,76	p∙H	87	109	142	72	84	84	59	49	53
∑p∙H		71	113	167	55	54	40	2	-31	-15
Половское	H	115	144	187	95	110	110	78	64	70
p=0,76	p∙H	87	109	142	72	84	84	59	49	53
Маркино	H	201	206	204	192	204	202	202	198	200
p=0,02	p∙H	4,0	4,1	4,1	3,8	4,1	4,0	4,0	4,0	4,0
Кашира	H	-104	-88	-35	-120	-120	-96	-126	-136	-132
p=0,53	p∙H	-55	-47	-19	-64	-64	-51	-67	-72	-70
Звенигород	H	30	35	46	28	20	27	28	23	20
p=0,04	p∙H	1,2	1,4	1,8	1,1	0,8	1,1	1,1	0,9	0,8
∑p∙H		38	68	129	14	25	38	-2,3	-19	-12
Маркино	H	201	206	204	192	204	202	202	198	200
p=0,02	p∙H	4,0	4,1	4,1	3,8	4,1	4,0	4,0	4,0	4,0
Хрусловка	H	92	94	93	98	94	97	92	89	91
p=0,004	p∙H	0,37	0,38	0,37	0,39	0,38	0,39	0,37	0,36	0,36
∑p∙H		4,4	4,5	4,5	4,2	4,5	4,4	4,4	4,3	4,4
Кашира	H	-104	-88	-35	-120	-120	-96	-126	-136	-132
p=0,53	p∙H	-55	-47	-19	-64	-64	-51	-67	-72	-70
Калуга	H	-132	-126	-106	-160	-162	-137	-162	-156	-166
p=0,42	p∙H	-55	-53	-45	-67	-68	-58	-68	-66	-70
∑p∙H		-111	-100	-63	-131	-132	-108	-135	-138	-140
1978 год
Касимов p=1,0	H	98	9	-26	46	45	-26	57	18	-10
Половское	H	203	110	99	282	146	101	164	144	121
p=0,76	p∙H	154	84	75	214	111	77	125	109	92
∑p∙H		252	93	49	260	156	51	182	127	82
Половское	H	203	110	99	282	146	101	164	144	121
p=0,76	p∙H	154	84	75	214	111	77	125	109	92
Маркино	H	172	184	195	196	184	192	203	212	187
p=0,02	p∙H	3,4	3,7	3,9	3,9	3,7	3,8	4,1	4,2	3,7
Кашира	H	-59	-102	-108	38	-93	-104	-41	-64	-98
p=0,53	p∙H	-31	-54	-57	20	-49	-55	-22	-34	-52
Звенигород	H	118	118	142	172	129	121	123	120	120
p=0,04	p∙H	4,7	4,7	5,7	6,9	5,2	4,8	4,9	4,8	4,8
∑p∙H		131	38	28	245	71	30	112	85	49
Маркино	H	172	184	195	196	184	192	203	212	187
p=0,02	p∙H	3,4	3,7	3,9	3,9	3,7	3,8	4,1	4,2	3,7
Хрусловка	H	90	90	100	98	99	104	108	138	116
p=0,004	p∙H	0,36	0,36	0,40	0,39	0,40	0,42	0,43	0,55	0,46
∑p∙H		3,8	4,0	4,3	4,3	4,1	4,3	4,5	4,8	4,2
Кашира	H	-59	-102	-108	38	-93	-104	-41	-64	-98
p=0,53	p∙H	-31	-54	-57	20	-49	-55	-22	-34	-52
Калуга	H	-119	-148	-139	-31	-138	-143	-54	-130	-154
p=0,42	p∙H	-50	-62	-58	-13	-58	-60	-23	-55	-65
∑p∙H		-81	-116	-116	7	-107	-115	-44	-89	-117
1980 год
Касимов p=1,0	H	254	174	115	30	37	102	136	57	82
Половское	H	316	278	200	142	203	286	267	182	303
p=0,76	p∙H	240	211	152	108	154	217	203	138	230
∑p∙H		494	385	267	138	191	319	339	195	312
Половское	H	316	278	200	142	203	286	267	182	303
p=0,76	p∙H	240	211	152	108	154	217	203	138	230
Маркино	H	211	236	202	210	262	208	226	214	258
p=0,02	p∙H	4,2	4,7	4,0	4,2	5,2	4,2	4,5	4,3	5,2
Кашира	H	16	66	-64	-95	-26	180	20	-73	41
p=0,53	p∙H	8	35	-34	-50	-14	95	11	-39	22
Звенигород	H	134	117	133	146	148	221	164	157	248
p=0,04	p∙H	5,4	4,7	5,3	5,8	5,9	8,8	6,6	6,3	9,9
∑p∙H		258	256	127	68	152	326	224,6	110	267
Маркино	H	211	236	202	210	262	208	226	214	258
p=0,02	p∙H	4,2	4,7	4,0	4,2	5,2	4,2	4,5	4,3	5,2
Хрусловка	H	98	122	97	100	107	112	121	129	157
p=0,004	p∙H	0,39	0,49	0,39	0,40	0,43	0,45	0,48	0,52	0,63
∑p∙H		4,6	5,2	4,4	4,6	5,7	4,6	5,0	4,8	5,8
Кашира	H	16	66	-64	-95	-26	180	20	-73	41
p=0,53	p∙H	8	35	-34	-50	-14	95	11	-39	22
Калуга	H	-28	34	-121	-140	-70	113	-18	-126	126
p=0,42	p∙H	-12	14	-51	-59	-29	47	-8	-53	53
∑p∙H		-3	49	-85	-109	-43	143	3	-92	75

 

. Вычисляем условные объемы воды на участках и во всей русловой сети.

 

wt = Ht ∙ τ

 

Таблица 7.

Условные объемы воды в русловой сети

№ участков	Среднее время добегания,сут.	Условные обьемы воды в русловой сети, м³/с
		июнь			июль			август
		31.05	10	20	30.06	10	20	31.07	10	20
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11
1977 год
I	4,7	336	533	785	259	252	186	11	-147	-70
II	2,7	101	184	350	37	67	102	-6	-50	-32
III	2,2	9,2	9,4	9,3	8,9	9,4	9,3	9,3	9,1	9,2
IV	1,5	-166	-149	-95	-196	-197	-163	-202	-206	-210
Сумма	Wусл	280	577	1049	109	131	134	-188	-394	-303
1978 год
I	4,7	1186	435	231	1224	733	239	854	599	385
II	2,7	354	102	74	662	190	82	302	228	131
III	2,2	8	8,5	9	9,1	8,6	8,9	9,4	10,1	8,8
IV	1,5	-122	-174	-173	11	-161	-173	-67	-133	-175
Сумма	Wусл	1426	372	141	1906	771	157	1098	704	350
1980 год
I	4,7	2323	1811	1255	648	899	1501	1593	918	1468
II	2,7	697	690	344	183	409	880	606	298	721
III	2,2	9,7	10,9	9,3	9,7	11,9	9,7	10,5	10,1	12,2
IV	1,5	-5	74	-127	-164	-65	214	5	-137	112
Сумма	Wусл	3025	2586	1481	677	1255	2605	2215	1089	2313

4. По данным таблиц 4 и 7 строим прогноcтическую зависимость

 

Qt+10 = f(W^ys,t)

Поверочные прогнозы и их оценка

Поверочные прогнозы среднедекадных расходов воды в замыкающем створе дадим за два года (1978 год - год, включенный в разработку методики, и 1979 год - невошедший в нее).

Для прогнозов за 1979 год необходимо вычислить объемы воды в русловой сети.

 

Средние на участках расходы воды за 1979 год.

№ участков	Створы участков	Средние суточные расходы воды, м³/с
		июнь			июль			август
		31.05	10	20	30.06	10	20	31.07	10	20
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11
1979 год
I	Касимов	660	495	412	344	477	450	456	417	412
	Половское	429	335	302	288	365	429	403	382	373
	срQt	545	415	357	316	421	440	430	400	393
II	Половское	429	335	302	288	365	429	403	382	373
	Маркино	4,28	4,01	3,87	3,39	4,76	4,9	4,76	4,11	3,89
	Кашира	204	159	136	129	165	236	202	209	180
	Звенигород	35,5	38,2	38,1	37,2	34,9	35,8	39,8	36,7	37,2
	срQt	336	268	240	229	285	353	325	316	297
III	Маркино	4,28	4,01	3,87	3,39	4,76	4,9	4,76	4,11	3,89
	Хрусловка	1,54	1,58	1,01	1,02	1,07	1,06	0,96	0,72	0,7
	срQt	2,91	2,80	2,44	2,21	2,92	2,98	2,86	2,42	2,30
IV	Кашира	204	159	136	129	165	236	202	209	180
	Калуга	145	120	113	107	155	170	148	200	130
	срQt	175	140	125	118	160	203	175	205	155

 

Объем воды в русловой сети на начало декад за 1979 год

№ участков	Среднее время добегания,сут.	Обьемы воды в русловой сети ∆Wt / 86400, м³/с
		июнь			июль			август
		31.05	10	20	30.06	10	20	31.07	10	20
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11
1979 год
I	4,7	2559	1951	1678	1485	1979	2066	2019	1878	1845
II	2,7	908	724	648	618	769	953	877	853	802
III	2,2	6,4	6,15	5,37	4,85	6,41	6,56	6,29	5,31	5,05
IV	1,5	262	209	187	177	240	305	263	307	233
Сумма	∆Wt	3735	2890	2518	2285	2994	3331	3165	3043	2885
	86400

 

Вычисление средневзвешенных уровней воды за 1979 год

Створы участков		Средние суточные расходы воды, м³/с
		июнь			июль			август
		31.05	10	20	30.06	10	20	31.07	10	20
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11
1979 год
Касимов p=1,0	H	22	-34	-64	-94	-78	-50	-48	-62	-64
Половское	H	108	64	48	40	78	108	96	86	82
p=0,76	p∙H	82	49	36	30	59	82	73	65	62
∑p∙H		104	15	-28	-64	-19	32	25	3	-2
Половское	H	108	64	48	40	78	108	96	86	82
p=0,76	p∙H	82	49	36	30	59	82	73	65	62
Маркино	H	179	179	178	176	188	190	190	184	180
p=0,02	p∙H	3,6	3,6	3,6	3,5	3,8	3,8	3,8	3,7	3,6
Кашира	H	-115	-142	-157	-162	-138	-96	-116	-112	-129
p=0,53	p∙H	-61	-75	-83	-86	-73	-51	-61	-59	-68
Звенигород	H	138	151	149	152	150	148	160	150	153
p=0,04	p∙H	5,5	6,0	6,0	6,1	6,0	5,9	6,4	6,0	6,1
∑p∙H		30	-17	-37	-46	-4,1	41	22	16	3,7
Маркино	H	179	179	178	176	188	190	190	184	180
p=0,02	p∙H	3,6	3,6	3,6	3,5	3,8	3,8	3,8	3,7	3,6
Хрусловка	H	87	89	90	93	97	96	93	85	85
p=0,004	p∙H	0,35	0,36	0,36	0,37	0,39	0,38	0,37	0,34	0,34
∑p∙H		3,9	3,9	3,9	3,9	4,1	4,2	4,2	4,0	3,9
Кашира	H	-115	-142	-157	-162	-138	-96	-116	-112	-129
p=0,53	p∙H	-61	-75	-83	-86	-73	-51	-61	-59	-68
Калуга	H	-160	-180	-186	-192	-152	-140	-158	-117	-172
p=0,42	p∙H	-67	-76	-78	-81	-64	-59	-66	-49	-72
∑p∙H		-128	-151	-161	-167	-137	-110	-128	-109	-141

 

Условные объемы воды в русловой сети за 1979 год

№ участков	Среднее время добегания,сут.	Условные обьемы воды в русловой сети, м³/с
		июнь			июль			август
		31.05	10	20	30.06	10	20	31.07	10	20
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11
1979 год
I	4,7	489	69	-129	-299	-88	151	117	16	-7,9
II	2,7	82	-46	-100	-124	-11	110	59	42	10
III	2,2	8,2	8,3	8,2	8,2	8,7	8,8	8,8	8,4	8,3
IV	1,5	-192	-226	-242	-250	-205	-165	-192	-163	-211
Сумма	Wусл	387	-195	-463	-665	-295	105	-7	-97	-201

 

Поверочные прогнозы выпускаются c использованием графиков связи

 

 

Qt+10 = f(Ws,t /86400) и Qt+10 = f(W^ys,t)

По суммарным объемам с линии связи графика снимаем величины средних расходов воды на последующую декаду. Оцениваются прогнозы величиной отклонения прогнозного значения расхода от фактического, выраженного в процентах от рассчитанного значения среднедекадного расхода воды в замыкающем створе.

 

Таблица 8.

Поверочные прогнозы декадного стока по фактическим объемам, река Ока - г.Касимов

Месяц	Декада	Wt	Q t+10,пр	Q t+10,факт	∆Q	δ1 =	∆Q	∙100%
		86400					Q t+10,факт
1978 год
июнь	1	5265	760	723	37	5,12
	2	3692	548	548	0	0,00
	3	3363	510	584	-74	12,67
июль	1	6138	870	805	65	8,07
	2	4273	647	588	59	10,03
	3	3368	500	612	-112	18,30
август	1	4837	695	704	-9	1,28
	2	4219	620	604	16	2,65
	3	3653	540	497	43	8,65
среднее						7,42
1979 год
июнь	1	3735	550	548	2	0,36
	2	2890	430	442	-12	2,71
	3	2518	377	367	10	2,72
июль	1	2285	345	362	-17	4,70
	2	2994	445	417	28	6,71
	3	3331	490	466	24	5,15
август	1	3165	465	439	26	5,92
	2	3043	453	408	45	11,03
	3	2885	420	393	27	6,87
среднее						5,13
среднее за 2 года						6,28

 

Таблица 9.

Поверочные прогнозы декадного стока по условным объемам, река Ока - г.Касимов

Месяц	Декада	Wусл	Q t+10,пр	Q t+10,факт	∆Q	δ2 =	∆Q	∙100%
							Q t+10,факт
1978 год
июнь	1	1426	780	723	57	7,88
	2	372	560	548	12	2,19
	3	141	515	584	-69	11,82
июль	1	1906	882	805	77	9,57
	2	771	650	588	62	10,54
	3	157	515	612	-97	15,85
август	1	1098	710	704	6	0,85
	2	704	630	604	26	4,30
	3	350	552	497	55	11,07
среднее						8,23
1979 год
июнь	1	387	560	548	12	2,19
	2	-195	440	442	-2	0,45
	3	-463	390	367	23	6,27
июль	1	-665	347	362	-15	4,14
	2	-295	420	417	3	0,72
	3	105	505	466	39	8,37
август	1	-7	480	439	41	9,34
	2	-97	460	408	52	12,75
	3	-201	440	393	47	11,96
среднее						6,24
среднее за 2 года						7,24

 

Выводы

В данном курсовом проекте мы разрабатывали методику прогноза декадного стока по объему воды в русловой сети по данным о расходах воды и данным об уровнях воды.

Методика считается эффективной, если средняя величина относительной ошибки не превышает 15%. В нашем примере обе методики являются эффективными, т.к. средняя величина относительной ошибки δ1 = 6,28% и δ2 = 7,24%.

Это показывает, что для оценки русловых запасов можно использовать данные не только о расходах воды, но и об уровнях воды.

 

Литература

1. Ю.М.Георгиевский „ Краткосрочные гидрологические прогнозы ", Л.: издание ЛПИ, 1982г.

. Б.А.Апполов, Г.П.Калинин, В.Д.Комаров „Гидрологические прогнозы", Л.: Гидрометеоиздат, 1960г.

. Ю.М.Алехин „Краткосрочные прогнозы стока на равнинных реках", Л.: Гидрометеоиздат, 1956г.

. Ресурсы поверхностных вод. Том 10. Верхне-волжский район.

. Гидрологические ежегодники за 1977, 1978, 1979 и 1980 год. Том 4 выпуск 1-3