Главная Случайная страница Контакты | Мы поможем в написании вашей работы! | ||
|
Поведение случайных величин, которые составляют заданный гидрологический ряд наблюдений, можно охарактеризовать тремя параметрами:
- средним арифметическим значением;
- коэффициентом вариации;
- коэффициентом асимметрии.
Среднее арифметическое значение ряда:
(1)
где: Qi – максимальный расход весеннего половодья, м3/с;
n – количество членов ряда.
Коэффициенты вариации и асимметрии определяются в соответствии с СП 33-101-2003 методами моментов и наибольшего правдоподобия.
1. Метод моментов. Коэффициент вариации Сv характеризует меру изменчивости членов ряда относительно среднего арифметического значения и определяется по формуле (при Сv < 0.6):
, (2)
где Ki – частное от деления i -го члена ряда на среднее арифметическое этого ряда, т.е. .
Коэффициент асимметрии Сs характеризует отличие по величине и количеству положительных (больше средних) и отрицательных (меньше средних) отклонений от среднего арифметического значения ряда. Для симметричных рядов (нормальное распределение ежегодных вероятностей превышения значений ряда) эти отклонения повторяются одинаково часто, поэтому Cs = 0. Для несимметричных рядов Cs ≠ 0, а коэффициент асимметрии определяется по формуле (при Сs < 1,0):
(3)
Расчеты по определению статистических характеристик сводятся в табл. 1. В верхней строке этой таблицы указана точность, с которой необходимо определить соответствующие величины.
Для проверки правильности определения среднего значения сравниваем суммы положительных и отрицательных значений ∑(Ki - 1). Они должны отличаться один от другого не более чем на 5%.
2. Метод наибольшего правдоподобия. Для оценки коэффициентов вариации и асимметрии этим методом необходимо предварительно определить величины статистик:
(4)
Результаты расчета, необходимые для определения этих статистик, сводятся в табл. 1. По рассчитанным значениям статистик по одной из номограмм (прил. 2) определяют характеристики ряда: Cv, Cs/Cv и Cs.
3. После определения параметров статистического ряда этими методами, по таблицам прил. 3 находятся ординаты (модульные коэффициенты) теоретической (аналитической) кривой трехпараметрического гамма-распределения ежегодных вероятностей превышения значений гидрологической характеристики или кривой обеспеченности. По ним вычисляем максимальные расходы воды заданной обеспеченности Qр% = Кр% * Q ср (табл. 2).
4. В задаче требуется построить эмпирическую и теоретические кривые обеспеченности.
Эмпирическую обеспеченность или ежегодную вероятность превышения гидрологических характеристик определяют по формуле:
, % (5)
где m – порядковый номер члена ряда, выстроенного в убывающем порядке (табл. 1).
Результаты расчета эмпирической обеспеченности приведены в табл. 1.
5. На клетчатке вероятности (рис. 1) по данным табл.1 и 2 строим:
- эмпирическую кривую обеспеченности;
- теоретическую кривую обеспеченности (метод моментов);
- теоретическую кривую обеспеченности (метод наибольшего правдоподобия).
Пример
Исходные данные:
Ряд наблюдений за максимальным расходом воды в реке А продолжительностью n =31 год для выбранного варианта (см. прил. 1).
1. Вычислим статистические характеристики ряда наблюдений, предварительно выполнив расчеты по форме табл.1
= 11378 / 31 = 367 м3/с.
+ ∑ (Кi - 1) = 3.26
- ∑ (Ki - 1) = - 3.25
Суммы положительных и отрицательных значений ∑(Ki – 1) отличаются менее чем на 5%.
а) метод моментов:
= 0.26
= = 0.059
б) метод наибольшего правдоподобия:
= - 0,016
= 0,015
По номограмме (прил. 4) определим:
Cv = 0.26, Cs / Cv = 0.4, Cs = (Cs/Cv) * Cv = 0.4 * 0.26 = 0.1
2. По таблицам прил. 4 определим ординаты теоретических кривых обеспеченности и величины максимальных расходов воды разной вероятности превышения (табл. 2). При Cs / Cv < 0.5 для определения ординат кривых обеспеченности используется таблица прил. 3 при Cs / Cv = 0.5.
Таблица 1
m | Qi в убывав. порядке | Ki | Ki -1 | (Ki -1)2 | (Ki -1)3 | p, % | lg Ki | Ki *lg Ki |
Точность | 0,01 | 0,01 | 0,001 | 0,0001 | 0,1 | 0,001 | 0,001 | |
… … | …. … | 1,57 1,43 … … 0,54 0,50 | 0,57 0,43 … … -0,46 -0,50 | 0,325 0,185 … … 0,212 0,250 | 0,1852 0,0795 … … -0,0973 -0,1250 | 3,1 6,3 … … 93,8 96,9 | 0,196 0,155 … … -0,268 -0,301 | 0,308 0,222 … … -0,145 -0,150 |
∑ Qi = =11378 | + 3.26 - 3.25 | ∑ = =2.028 | ∑= =+0.0291 | ∑= = -0.475 | ∑= =0.451 |
Таблица 2
Ординаты теоретической кривой обеспеченности
максимальных расходов воды
а) метод моментов (Q ср = 367 м3/с, Cv = 0,26, Cs = 0,059)
p, % | 0,1 | |||||||
Кр % | 1,80 | 1,60 | 1,41 | 1,32 | 1,16 | 1,0 | 0,83 | 0,59 |
Qр %, м3/с |
б) метод наибольшего правдоподобия (Q ср = 367 м3/с, Cv = 0.26, Cs = 0,1)
p,% | 0,1 | |||||||
Кр% | 1,80 | 1,60 | 1,42 | 1,33 | 1,17 | 0,99 | 0,84 | 0,60 |
Qр%, м3/с |
3. На клетчатках вероятности (рис.1) по данным табл.1 и 2 строим (рис. 1):
- эмпирическую кривую обеспеченности;
- теоретическую кривую обеспеченности (метод моментов);
- теоретическую кривую обеспеченности (метод наибольшего правдоподобия).
|
Рис.1 Кривые обеспеченности: (1 – эмпирическая, 2 – метод моментов, 3 – метод наибольшего правдоподобия).
5. В качестве расчетного максимального расхода принимаем наибольшее значение из вычисленных методами моментов и наибольшего правдоподобия. Таким образом, Q 1% = 587 м3/c.
Дата публикования: 2014-11-04; Прочитано: 630 | Нарушение авторского права страницы | Мы поможем в написании вашей работы!