3.8 Уточнение параметров распределения гидрологических характеристик методом объединения данных наблюдений по группе постов

Уточнение параметров распределения гидрологических характеристик рекомендуется также методом объединения данных наблюдений по группе постов в пределах однородных в гидрологическом отношении районов. [4; 48–52].

В связи с недостаточностью гидрологической информации в современной гидрологической практике рекомендуется использовать приемы совместного анализа по группе рек с целью увеличения числа анализируемых данных.

Метод группирования данных с применением критерия оценки соотношения коэффициента асимметрии и коэффициента вариации с помощью методики совместного анализа рекомендован СП 33-101-2003 [4]. Основные идеи этого метода были разработаны С. Н. Крицким и М. Ф. Менкелем [48].

В основе совместного анализа лежат представления о том, что колебания стока по годам подчиняются определенным распределениям вероятностей, которые существенно не изменяются на протяжении периодов, для которых производятся расчеты, а также что колебания стока совместно исследуемых бассейнов статистически независимы хотя бы частично.

Случайные колебания гидрологических характеристик подчиняются вероятностным закономерностям, обнаруживая общие черты для географически близких бассейнов.

Различия между размерами, ландшафтом и климатом совместно исследуемых бассейнов сглаживаются путем приведения характеристик стока к единым условиям его формирования с помощью зависимостей, связывающих сток с морфометрическими, ландшафтными и климатическими факторами.

При анализе элементов режима, распределения вероятностей которых на разных объектах не вполне одинаковы (а это основной случай групповой оценки), требуется приведение характеристик стока к единым условиям его формирования. Приводке подвергаются параметры изучаемых характеристик стока – среднее, коэффициенты вариации и асимметрии или квантили

(величины определенных вероятностей превышения).

Простейшие приемы приводки заключаются обычно в переходе от расходов воды к модулям стока и последующей редукции, т. е. использовании зависимостей типа:

где q – модуль стока, F – площадь водосбора, m – числовой параметр, A – характеристика,

рассматриваемая как приведенная к единым условиям формирования стока.

Гидрологическая характеристика, приведенная к единым условиям формирования (модуль стока с единичной площади, коэффициент асимметрии, коэффициент автокорреляции неозерных

69

рек, квантиль заданной обеспеченности и т. д.) является случайной величиной, распределение которой в существенной мере определяется объемом независимой информации.

Это распределение, называемое выборочным распределением, носит сложный характер, но,

ввиду ограниченности периода наблюдений (выборки), в гидрологических расчетах ограничиваются использованием его двух параметров: среднего значения и среднеквадратического отклонения (рассеяние).

В качестве среднего значения в статистических выводах обычно принимается сама выборочная оценка исследуемого параметра (уже упоминавшийся приведенный модуль,

асимметрия и пр.). Эти оценки, характеризующие сток с отдельных бассейнов, содержат не устраненные приводкой различия в условиях его формирования и подчиняются некоторому распределению вероятностей.

Характеристики стока каждого из бассейнов рассматриваемой группы отличаются от характеристик других бассейнов по двум причинам. Первая из них – стохастический характер и неполная синхронность колебаний метеорологических факторов в каждом из бассейнов, даже если они климатически однородны. Этой причиной обусловлена случайная составляющая случ.. Вторая причина –- различие в ландшафтах и климате совместно исследуемых водосборов, обусловливает появление географической составляющей геогр. [4].

Полное рассеяние оценки полн., в силу независимости причин, определяется в виде:

Случайная составляющая рассеяния оценок вычисляется по теоретическим формулам или путем статистических испытаний как осредненная дисперсия оценок этих параметров по отдельным объектам.

Соотношение между случайной и географической составляющими определяет целесообразный состав коллектива объектов, обрабатываемых методом группового оценивания.

При увеличении числа совместно анализируемых объектов величина случайной ошибки среднего по ансамблю значения уменьшается. В противоположность этому географическая составляющая должна увеличиваться за счет вовлечения объектов, расположенных в пределах более обширной географической области, условия формирования стока которых, различаются более существенно.

Приемлемым следует считать состав ансамбля, в котором географическая составляющая не превосходит случайной:

Порядок выполнения группового анализа (с учетом пространственной скоррелированности данных наблюдений) проводится согласно [4; 5].

70

Для совместного анализа рекомендуется отбирать гидрологические посты, для которых

выполняются следующие условия:

1.Площадь водосборов не превышает 50 000 км2;

2.Ряды наблюдений за стоком имеют продолжительность более 30 лет;

3.Пункты наблюдений относительно равномерно распределены по району;

4.Данные наблюдений по возможности статистически независимы друг от друга.

Если для выделенного подрайона географическая составляющая дисперсии оказывается меньше случайной, то совокупность рядов можно считать однородной, а объединение правомерным. На следующем шаге к однородной группе присоединяется один из ближайших постов и проверяется выполнение условия (3.3). Объединение постов в подрайон заканчивается,

когда условие (3.3) перестает выполняться.

Точность расчета статистических характеристик по объединенным данным наблюдений характеризуется стандартной ошибкой ср. :

где: k – число совместно анализируемых объектов, сл. / k – стандарт средней из k оценок.

71