2 Построение графика колебания уровней, кривых частоты и продолжительности стояния уровней

График колебания уровней воды строю по данным таблиц, содержащих сведения о ежедневных уровнях воды по водомерным постам, которые проводятся в гидрологических ежегодниках. В них указаны среднесуточные уровни за каждый день года, а также наивысшие и наименьшие уровни по срочным наблюдениям.

Из приложения или ежегодника переписываю отметку нуля графика водомерного поста ( ) в Балтийской системе, а также уровни и условные обозначения в годовую таблицу уровней, по данным которой на миллиметровой бумаге (рис. 2.1) строю плавный график колебания уровней, располагая шкалу времени по большей стороне листа.

Выше максимальных уровней горизонтальными жирными линиями обозначаю период ледостава, а параллельными линиями- периоды весеннего и осеннего ледохода.

На график наношу характерные уровни, а в пояснительной записке составляю таблицу характерных уровней (табл. 2.1) с указанием наименования, даты, значения уровня (Н, см) и его отметки ( ):

Таблица 2.1

Характерные уровни

№ точки	Наименование	Дата наступления	см	м
1	Начало графика
2	Минимум зимней межени
3	Начало интенсивного подъема весенних уровней
4	Наивысший уровень весеннего половодья (пик весеннего половодья)
5	Конец спада уровней весеннего половодья
6	Начало летнего паводка
7	Наивысший уровень летнего паводка
8	Конец летнего паводка
9	Минимум летней межени
10	Начало осеннего паводка
11	Наивысший уровень осеннего паводка
12	Конец осеннего паводка
13	Конец графика
14	Начало весеннего ледохода (конец ледостава)
15	Конец весеннего ледохода
16	Начало осеннего ледохода
17	Конец осеннего ледохода (начало ледостава)

На графике обозначаю характерные периоды: зимнюю межень – длительное стояние низких уровней зимой; весеннее половодье – период от начала интенсивного (5…10 см в сутки) подъема уровней (т. 3) до конца спада; летние и осенние паводки; летнюю межень – длительное стояние низких уровней летом, а также отметки максимальных и минимальных уровней по срочным наблюдениям.

На этом же графике строю гистограмму распределения и кривую частоты (повторяемости), а также кривую продолжительности (обеспеченности) уровней воды, для чего обрабатываю ежедневные уровни, а именно всю амплитуду колебания уровней от наивысших до наименьших разбиваю на интегралы через 20, 40 или 50 см и выписываю в специальную таблицу число дней стояния уровней в пределах каждого интервала по месяцам. Разбивку на интервалы начинаю со значения уровня, который примерно на половину интервала больше наибольшего наблюдаемого уровня. В графе «Повторяемость» суммирую дни стояния по горизонтали и вычисляю отношение суммы этих дней к общему числу дней в году, %. В графе «Продолжительность» последовательно суммирую дни стояния уровней и проценты по вертикали, используя данные графы «Повторяемость». В табл. 2.2 разбиваю уровни на интервалы и провожу их обработку.

По данным графы «Повторяемость» строю ступенчатую гистограмму распределения, откладывая число дней стояния уровней в пределах каждого интервала вправо от начала года. Соединяю плавной линией середины ступеней гистограммы и получаю кривую повторяемости уровней (кривую частоты).

Повторяемостью уровня называют число суток (случаев) появления уровня в пределах какого-то интервала. Повторяемость, выраженная в процентах от общего числа дней наблюдения (случаев), - частота.

Используя данные графы «Повторяемость», по точкам строю кривую, соответствующую числу дней (процентов) и середине интервала уровней. Построенная кривая называется кривой повторяемости (в днях) или кривой частоты (в процентах).

Под продолжительностью стояния уровня понимают число суток (случаев) в периоде наблюдения, когда намечались уровни, равные рассматриваемому или больше него. Продолжительность, выраженную в процентах, называют обеспеченностью рассматриваемого уровня. По данным графы «Продолжительность» по точкам строю кривую, соответствующую числу дней (процентов) и нижней границе интервала уровней. Построенная кривая называется кривой продолжительности (в днях) или кривой обеспеченности (в процентах).

На оси уровней обозначаю три точки:

А – центр распределения, соответствующий среднему арифметическому значению уровня:

,

=-2,1

где число уровней за i-й день;

n- число дней наблюдения (n=366);

В – мода, соответствующая наиболее часто наблюдаемому уровню (модальному уровню);

С – медиана, соответствующая обеспеченности уровня 50% (медианному уровню). Медианная частота делит площадь, описанную кривой повторяемости, на две равные части: верхнюю и нижнюю.

В практических расчетах обычно используют кривые частоты, например для определения характерных уровней (модального или медианного, более объективно характеризующего среднее положение уровня, чем среднеарифметическое значение), и кривые обеспеченности, например для оценки вероятности высоких, средних или низких уровней.

ПРИЛОЖЕНИЯ