ВВЕДЕНИЕ
1 Физико-географическое описание
1.1 Географическое положение
1.2 Геологическое строение и рельеф
1.3 Почвенный покров
1.4 Климат
1.5 Флора и фауна
2 Теория выбросов
2.1 Расчет характеристик выбросов при дискретном задании процесса
3 Расчет характеристик выбросов на северной части Европейской территории России
3.1 Исходные данные
3.2 Оценка однородности рядов минимального стока
3.2.1 Критерий Стьюдента
3.2.2 Критерий Фишера
3.2.3 Критерий Колмогорова-Смирнова
3.2.4 Результаты проверки рядов на однородность
3.3 Расчет основных статистических характеристик
3.4 Комбинированная оценка коэффициента корреляции в общей совокупности
3.4.1 Анализ автокорреляционной функции
3.4.2 Комбинированная оценка коэффициента автокорреляции
3.5 Расчет характеристик выбросов
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 50
ПРИЛОЖЕНИЕ А - Сведения об используемых пунктах гидрологических наблюдений 52
ПРИЛОЖЕНИЕ Б - Результаты оценки однородности рядов стока 55
ПРИЛОЖЕНИЕ В - Основные статистические характеристики стока 61
ПРИЛОЖЕНИЕ Г - Графики изменения коэффициента корреляции в зависимости от временной сдвижки 66
ПРИЛОЖЕНИЕ Д - Оценка коэффициента корреляции 83
ПРИЛОЖЕНИЕ Е - Характеристики выбросов 86
В водном режиме рек отчетливо выделяются две фазы - многоводная и маловодная.
Маловодная фаза наступает на реках в результате резкого сокращения притока поверхностных вод в речную сеть. В основном она наблюдается в зимний, летний и осенний периоды года. Водность рек в период маловодной фазы может снизится в десятки, а то и в сотни раз, по сравнению с многоводной фазой.
С маловодной фазой зимнего периода напрямую связано перемерзание рек, в следствии чего наступает период наибольшего истощения речного стока. Маловодная фаза летнего периода связана с повышением интенсивности испарения и сокращением количества осадков.
Из-за того, что большинству народнохозяйственных и промышленных предприятий требуется непрерывная подача воды, сведения о возможности отсутствия стока и продолжительности этого явления являются важными практическими характеристиками. Также, не менее важными являются данные о качестве воды, особенно в маловодный период, в связи с увеличением концентраций химических элементов за счет уменьшения расхода воды и снижения способности реки к самоочищению.
Проблема изучения стока рек в маловодный период заключает в себе большое число важных вопросов.
Цель работы - оценка характеристик группировок в маловодный период на северной части Европейской территории России. В качестве объекта исследования был выбран минимальный сток за два периода маловодной фазы: зимний и летний. Под выбросом будем понимать выход непрерывной совокупности ординат процесса или последовательности за некоторый заданный уровень.
Для достижения поставленной цели были поставлены задачи по обработке ежедневных расходов воды и выявлению минимальных 30- суточных зимних и летних расходов воды, оценке их однородности, расчету основных статистических характеристик, комбинированной оценке коэффициента корреляции осредненного по району и оценке характеристик выбросов.
Характеристики выбросов могут представлять огромный интерес для решения проблем усовершенствования водного баланса.
В выпускной квалификационной работе рассматривались временные и пространственные закономерности распределения минимальных 30-суточных зимних и минимальных 30-суточных летних расходов воды. Районом исследования послужила северная часть Европейской территории России.
В ходе работы были собраны и обработаны ряды исходных данных, выполнена их статистическая обработка, включая проверку на однородность по различным критериям. Основное внимание в работе было уделено характеристикам группировок минимального 30-суточного зимнего и летнего стока, таким как частота и продолжительность выбросов. Расчеты были произведены, как эмпирическим путем, так и с помощью расчета. Для этой цели разработан специальный математический аппарат, являющийся разделом теории случайных выбросов, рассматривающим случайные последовательности с дискретным временем. Он позволил выполнить расчеты вероятностных характеристик группировок минимального стока для уровней водности, соответствующих 80% и 95%-ой обеспеченности по 29 постам за зимний период и 31 посту за летне-осеннюю межень. Исследования производились по 33 гидрологическим постам, из которых 4 поста за зимний и 2 поста за летний периоды не участвовали в расчетах в связи со своей не репрезентативностью.
Основные результаты исследований сводятся к следующему:
- сняты с гидрологических ежегодников и обработаны ежедневные расходы воды, в результате чего получены минимальные 30-суточные зимние и летние расходы;
- проанализированы и статистически обработаны ряды наблюдений за режимом минимального 30-суточного зимнего и летнего стока;
- проверены ряды на репрезентативность;
- рассчитаны коэффициенты корреляции между смежными членами последовательностей с разной временной сдвижкой;
- определены средние коэффициенты корреляции по районам;
- эмпирически рассчитаны частота и средняя продолжительность выбросов для репрезентативных рядов;
- с помощью математического аппарата рассчитаны характеристики выбросов и результаты сравнены с результатами, полученными эмпирическим путем.
Анализ полученных результатов позволяет сделать вывод, что частота появления выбросов существенно зависит от заданного уровня водности. Изменение уровня водности с 0.84 до 1.64 приводит к уменьшению частоты появления выбросов минимального стока в несколько раз.
На основании проделанной работы можно сделать выводы
Минимальный 30-суточный зимний сток: частота выхода последовательности за уровень 80%-ой обеспеченности составляет 0.14, средняя продолжительность - 1.4 года; частота выход за уровень 95%-ой обеспеченности - 0.04, продолжительность - 1.1 года.
Минимальный 30-суточный летне-осенний сток: частота выхода последовательности за уровень 80%-ой обеспеченности составляет 0.16, средняя продолжительность - 1.27 года; частота выход за уровень 95%-ой обеспеченности - 0.05, продолжительность - 1.1 года.
Эмпирические данные по частоте отклоняются в среднем на 30% от теоретических, по продолжительности - на 20%.
Необходимость исследования по оценке пространственно-временных колебаний речного стока обусловлена все большим влиянием хозяйственной деятельности. Особенно остро этот вопрос стоит в северных регионах России.
