Анализ и обобщение данных о водном балансе речных бассейнов

1. Лекция 4 Тема: Анализ и обобщение данных о водном балансе речных бассейнов  

Лекция 4
Тема: Анализ и обобщение
данных о водном балансе речных бассейнов
Курс «Водно-балансовые исследования»

2. Что следует учитывать при составлении водного баланса

Сток реки за период весеннего половодья не может быть больше или
равным сумме максимальных снегозапасов в бассейне и осадков,
выпавших за период от даты начала снеготаяния до конца половодья
Сток реки за безоттепельный зимний период не может быть больше
величины изменения запасов грунтовых вод (для замкнутых бассейнов,
не имеющих подземного водообмена с соседними бассейнами и
глубокими водоносными слоями), так как сток в таких условиях
происходит только за счет разгрузки грунтовых вод
Изменение запасов подземных вод за безоттепельный зимний период
не может иметь положительный знак, что означало бы их накопление, а
за весенний сезон - отрицательный, что означало бы сработку запасов
этих вод (фактически же весной обычно происходит их пополнение) и т.
д.
Невязки водных балансов, как правило, не должны, иметь один и тот
же знак во все месяцы и сезоны

3. Оценка точности воднобалансовых измерений и расчетов (1)

При производстве водно-балансовых измерений и обработке
результатов наблюдений имеют место систематические и случайные
погрешности
Систематические погрешности, зависящие главным образом от
методов наблюдений и конструкции приборов, являются относительно
постоянными и могут быть устранены путем введения соответствующих
поправок
Суммарное влияние всех случайных погрешностей порождает
случайную часть ∆ общей погрешности ε результата измерения, а
суммарное влияние элементарных систематических погрешностей –
систематическую часть δ, т. е.
ε=∆+δ
Используемые в настоящее время гидрометеорологические приборы и
методы наблюдений позволяют получать данные с погрешностью около
5—10 %.

4. Характеристики случайных погрешностей

Среднеквадратическое отклонение
Среднее значение
Коэффициент вариации
Среднеквадратическая ошибка
среднего значения X
Искомое значение
находится в интервале

5. Оценка систематических погрешностей

Систематическую погрешность применяемого сетевого прибора
можно определить по формуле
δХ = (Х - Хэ) + (∆Хэ - ∆Х) + δХэ
δХ – систематическая погрешность измерения сетевым прибором
δХэ – систематическая погрешность измерения эталонным прибором
Х – результат измерений сетевым прибором
Хэ – результат измерения эталонным прибором
∆Х и ∆Хэ – случайные ошибки измерений сетевым прибором и
эталонным соответственно
Систематическая погрешность сетевого прибора
вычислена приближенно по упрощенной формуле
может
быть
где r – коэффициент корреляции между данными измерений элемента
по сетевому и эталонному приборам

6. Оценка точности водно-балансовых расчетов

Невязка уравнения водного баланса η равна сумме
ошибок элементов водного баланса ε

7. Обобщение данных о водном балансе речных бассейнов

Начало календарного года, приходящееся на середину зимы, не является
удобным для водно-балансовых расчетов, поскольку в это время в
бассейнах рек происходит накопление запасов воды в виде снега и
одновременно уменьшение (сработка) запасов грунтовых вод. Иными
словами, за календарный год годовой цикл формирования водного баланса
не завершается.
В целях устранения этого недостатка немецким географом В. Уле было
введено понятие о гидрологическом годе, начинающемся 1 ноября
Исследования, проведенные советскими учеными, показали, что лучше
за начало гидрологического года принимать первый осенний месяц, когда
начинается период накопления влаги и справедливо соотношение
Рмес > Qмес + Емес
Первый месяц теплого периода, для которого сумма стока и испарения
(Qмес + Емес ) превышает осадки Рмес, принимается за начало периода
расходования влаги.
Последний
месяц этого периода является
окончанием гидрологического года

8. Водный баланс за периоды накопления и расходования влаги

Рассмотрение элементов водного баланса за периоды накопления (Рн, Qн,
Eн,,∆Sн) и расходования (Рр, Qр, Eр, ∆Sн) влаги позволяет судить о:
- роли элементов водного баланса в формировании их годовых значений
- суммарной величине влаги, переходящей из одного периода в другой ∆Sн
Уравненные значения элементов среднего многолетнего водного баланса
(с нулевой годовой невязкой μгод = P – Q - E= 0) за год имеет вид
Таким образом, можно сделать вывод, что приращения суммарных
влагозапасов за периоды накопления ∆Sн и расходования ∆Sн влаги равны
по величине и противоположны по знаку. Абсолютное их значение |∆S|
показывает количество влаги, аккумулированной или расходуемой в
течение этих периодов и переходящих из одного периода в другой

9. Характеристики структуры водного баланса

Для характеристики структуры водного баланса за период
накопления влаги могут быть приняты коэффициенты
α н = Qн/Рн
βн = Eн/Рн
и
γн = ∆Sн/Рн,
α н – коэффициент стока
βн – коэффициент испарения
γн – коэффициент накопления влаги
Для количественной характеристики структуры водного
баланса за период расходования влаги могут быть приняты
коэффициенты
α р = Qр/(Рр + |∆Sр|)
и βр = Eр/(Рр + |∆Sр|)

10. Вопросы

1. Что следует иметь в виду при составлении водного
баланса?
2. Какие имеют место ошибки при составлении водного
баланса?
3. Назовите характеристики случайных погрешностей
4. Как можно определить систематическую погрешность
водного баланса?
5. Что в себя включает оценка точности водного баланса?
6. Почему гидрологический год начинается осенью?
7. Когда заканчивается гидрологический год?
8. Какие характеристики структуры водного баланса?

11. Спасибо за внимание!