СИСТЕМА НОРМАТИВНЫХ ДОКУМЕНТОВ В СТРОИТЕЛЬСТВЕ

СВОД ПРАВИЛ ПО ПРОЕКТИРОВАНИЮ И СТРОИТЕЛЬСТВУ

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОСНОВНЫХ
РАСЧЕТНЫХ ГИДРОЛОГИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК

СП 33-101-2003

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ПО СТРОИТЕЛЬСТВУ И ЖИЛИЩНО-КОММУНАЛЬНОМУ КОМПЛЕКСУ
(ГОССТРОЙ РОССИИ)

Москва

2004

ПРЕДИСЛОВИЕ

1 РАЗРАБОТАН Государственным гидрологическим институтом (ГГИ) Росгидромета, научный руководитель - д-р техн. наук А. В. Рождественский, ответственные исполнители: д-р техн. наук В. А. Бузин, канд. геогр. наук Б. М. Доброумов, канд. техн. наук А. Г. Лобанова, д-р техн. наук В. А. Лобанов, канд. геогр. наук Г. А. Плиткин, канд. техн. наук С. М. Тумановская и Проектным и научно-исследовательским институтом по инженерным изысканиям в строительстве (ПНИИИС) (ответственный исполнитель - д-р техн. наук М. В. Болгов) с участием Российского государственного гидрометеорологического университета (РГГМУ) (ответственный исполнитель - д-р геогр. наук А. М. Владимиров), Института водных проблем (ИВП) (ответственный исполнитель - канд. техн. наук Л. Ф. Сотникова)

2 ВНЕСЕН Управлением технического нормирования, стандартизации и сертификации в строительстве и ЖКХ Госстроя России

3 ОДОБРЕН для применения в качестве нормативного документа постановлением Госстроя России № 218 от 26 декабря 2003 г.

4 ВЗАМЕН СНиП 2.01.14-83

Содержание

СВОД ПРАВИЛ ПО ПРОЕКТИРОВАНИЮ И СТРОИТЕЛЬСТВУ

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОСНОВНЫХ РАСЧЕТНЫХ ГИДРОЛОГИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК DETERMINATION OF DESIGN HYDROLOGICAL PERFORMANCE

1 ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ

Настоящий Свод правил устанавливает общие положения и требования к организации и порядку проведения инженерных гидрологических расчетов по определению гидрологических характеристик для обоснования проектирования новых, расширения, реконструкции и технического перевооружения действующих предприятий, зданий и сооружений для всех видов строительства и инженерной защиты территорий.

Положения настоящего Свода правил не распространяются на определение расчетных гидрологических характеристик при изысканиях и проектировании объектов, расположенных на участках рек, находящихся в зоне влияния морских приливов, а также на селеопасных реках.

2 НОРМАТИВНЫЕ ССЫЛКИ

СНиП 2.04.02-84* Водоснабжение. Наружные сети и сооружения

СНиП 2.06.04-82* Нагрузки и воздействия на гидротехнические сооружения (волновые, ледовые и от судов)

СНиП 11-02-96 Инженерные изыскания для строительства. Основные положения

СНиП 33-01-2003 Гидротехнические сооружения. Основные положения

СП 11-103-97 Инженерно-гидрометеорологические изыскания для строительства

ГОСТ 19179-73 Гидрология суши. Термины и определения

ГОСТ 27751-88 Надежность строительных конструкций и оснований. Основные положения по расчету

3 ТЕРМИНЫ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ

В настоящем Своде правил использованы следующие термины с соответствующими определениями:

гидрологические расчеты: Раздел инженерной гидрологии, в задачи которого входит разработка методов, позволяющих рассчитать значения различных характеристик гидрологического режима.

гидрологические характеристики: Количественные оценки элементов гидрологического режима.

клетчатка вероятностей: Специальные клетчатки с прямоугольной системой координат, построенные таким образом, что на них спрямляются (полностью или частично) различные кривые обеспеченности.

методы гидрологических расчетов: Технические приемы, позволяющие рассчитать, обычно с оценкой вероятности их появления, значения различных характеристик гидрологического режима.

обеспеченность гидрологической характеристики: Вероятность того, что рассматриваемое значение гидрологической характеристики может быть превышено среди совокупности всех возможных ее значений.

расчетная обеспеченность: Обеспеченность гидрологической характеристики, принимаемая при строительном проектировании для установления значения параметров гидрологического режима, определяющих проектные решения.

расчетный расход воды: Расход воды заданной вероятности превышения, принимаемый в качестве исходного значения для определения размеров проектируемых сооружений.

влагоотдача снежного покрова: Процесс поступления на поверхность почвы избыточной (не удерживаемой снегом) гравитационной талой или дождевой воды.

время добегания: Время, в течение которого водная масса проходит заданное расстояние.

запас воды в снежном покрове: Общее количество воды в твердом и жидком состоянии, содержащееся в рассматриваемый момент времени в снежном покрове.

интенсивность дождя: Слой осадков, мм, выпадающих за единицу времени.

интенсивность снеготаяния: Количество воды, мм, образующееся в процессе таяния снега в единицу времени.

коэффициент редукции: Коэффициент, характеризующий интенсивность изменения (убывания) какого-либо одного значения с изменением другого, связанного с ним значения.

объем стока: Количество воды, протекающее через рассматриваемый створ водотока за какой-либо период времени.

редукция интенсивности дождя: Изменение (убывание) средней интенсивности дождя с увеличением его продолжительности.

редукция максимального модуля стока: Изменение (убывание) максимального модуля стока с увеличением площади водосбора.

уклон водной поверхности: Отношение разности отметок уровня воды на рассматриваемом участке к длине этого участка.

водохозяйственный год: Расчетный годичный период, начинающийся с самого многоводного сезона.

лимитирующий период: Часть водохозяйственного года, неблагоприятная для осуществления проектируемых мероприятий либо по водопотреблению и водопользованию, либо по борьбе с наводнениями и осушению болот.

нелимитирующий период: Часть водохозяйственного года за вычетом лимитирующего периода.

свободное состояние русла: Состояние русла, характеризующееся отсутствием препятствий (ледяных образований, водной растительности, сплавного леса и т.д.), которое влияет на зависимость между расходами и уровнями, а также отсутствием подпора.

подпор воды: Повышение уровня воды из-за наличия в русле препятствия для ее движения.

соответственные уровни воды: Уровни воды на двух гидрологических постах, относящиеся к одинаковым фазам уровенного режима, - гребням резко выраженных подъемов или самым низким точкам.

гидрограф: График изменения во времени расходов воды за год или часть года (сезон, половодье или паводок) в данном створе водотока.

4 ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

4.1 Свод правил (СП) содержит основные методы и схемы расчета средних годовых, максимальных расходов воды и объемов стока весеннего половодья и дождевых паводков, гидрографов, внутригодового распределения стока, отметок наивысших уровней воды рек и озер и минимальных расходов воды.

При применении других методов расчетов, не включенных в СП, следует провести анализ, включающий сравнительную оценку погрешностей расчетов с результатами расчетов по методам, изложенным в настоящем СП.

4.2 Региональные особенности гидрологического режима и соответствующие методы определения расчетных характеристик учитываются и регламентируются территориальными строительными нормами (ТСН), имеющими статус нормативного документа субъекта Российской Федерации.

До разработки ТСН следует использовать методы, изложенные в настоящем Своде правил.

4.3 Определение расчетных гидрологических характеристик должно основываться на данных гидрометеорологических наблюдений, опубликованных в официальных документах Росгидромета, и неопубликованных данных последних лет наблюдений, а также на данных наблюдений, содержащихся в архивах Госгидрометфонда, изыскательских, проектных и других организаций, включая материалы опроса местных жителей. При отсутствии данных гидрометеорологических наблюдений в пункте проектирования необходимо проводить гидрометеорологические изыскания.

Кроме того, следует использовать достоверные данные наблюдений за гидрологическими характеристиками по архивным, литературным и другим материалам, относящимся к периоду до начала регулярных наблюдений. При этом необходимо указать источник, на основании которого установлена гидрологическая информация, и произвести оценку достоверности и точности полученных материалов.

4.4 При гидрологических расчетах следует учитывать материалы инженерно-гидрометеорологических изысканий. Учет кратковременных данных осуществляют методами, изложенными в разделе 6. Изыскания осуществляют в соответствии со СНиП 11-02, СП 11-103.

4.5 Данные гидрометрических наблюдений, вызывающие сомнение, следует подвергать проверке, включающей анализ:

- полноты и надежности наблюдений за уровнями и расходами воды;

- наличия данных о наивысших (мгновенных и среднесуточных) и наинизших уровнях воды за время наблюдений при свободном от льда русле, ледяном покрове, ледоходе, заторе льда, заросшем водной растительностью русле, подпоре от нижерасположенной плотины, сбросах воды выше гидрометрического створа, полноты учета стока воды на поймах и в протоках;

- влияния хозяйственной деятельности на речной сток и другие виды анализа.

Ненадежные данные гидрометрических наблюдений при невозможности их уточнения исключают из расчетного ряда наблюдений. В необходимых случаях должен выполняться пересчет стока воды за отдельные периоды.

4.6 Для рек, в бассейнах которых имеет место интенсивная хозяйственная деятельность, существенно нарушающая естественный гидрологический режим рек, определение расчетных гидрологических характеристик производят по двум расчетным схемам.

Первая расчетная схема предполагает приведение гидрологических рядов наблюдений к естественным однородным стационарным условиям воднобалансовыми и регрессионными методами [1], [2]. В расчетное значение гидрологической характеристики, полученной по естественному ряду в соответствии с разделами 5 - 7 настоящего документа, вводят поправку на влияние хозяйственной деятельности. Численное ежегодное значение поправки представляет собой разность между бытовым и естественным стоками. Значение поправки расчетной вероятности превышения определяют по кривой распределения поправок.

Во второй расчетной схеме гидрологические ряды наблюдений приводят к бытовому стоку за весь период наблюдений в предположении, что сложившийся комплекс хозяйственной деятельности с учетом реальных планов развития народного хозяйства действовал с начала наблюдений. Восстановление бытового стока за весь период наблюдений производят воднобалансовыми и регрессионными методами. Восстановленный ряд проверяют на однородность с использованием генетических и статистических методов. Определение расчетных гидрологических характеристик в этом случае производят по данным за весь период наблюдений без введения поправок на хозяйственную деятельность методами, изложенными в настоящем Своде правил.

Приведение речного стока к естественным условиям не производят, если суммарное значение его изменений не выходит за пределы случайной средней квадратической погрешности исходных данных наблюдений.

Методология предлагаемых двух расчетных схем может быть применена для расчетов основных гидрологических характеристик с учетом влияния возможного регионального антропогенного изменения климата.

4.7 Определение расчетных гидрологических характеристик следует производить по однородным рядам наблюдений. Оценку однородности рядов гидрологических наблюдений осуществляют на основе генетического и статистического анализов исходных данных наблюдений. Генетический анализ условий формирования речного стока заключается в выявлении физических причин, обусловливающих неоднородность исходных данных наблюдений. Для количественной оценки статистической однородности применяют критерии резко отклоняющихся экстремальных значений в эмпирическом распределении (критерии Смирнова - Граббса и Диксона), критерии однородности выборочных дисперсий (критерий Фишера) и выборочных средних (критерий Стьюдента).

Критические значения статистик критериев однородности с учетом автокорреляции между смежными членами анализируемой последовательности и асимметрии эмпирического распределения приведены в Рекомендациях [3].

4.8 Вероятности превышения расчетных гидрологических характеристик для каждого вида строительства устанавливают нормативными документами, утверждаемыми Госстроем России, в зависимости от уровня ответственности сооружений в соответствии с ГОСТ 27751.

4.9 При использовании нескольких независимых (не более трех) методов расчета окончательное расчетное значение рассматриваемой гидрологической характеристики g определяют по формуле

                                                            (4.1)

где q_i - значение рассматриваемой гидрологической характеристики, определенное различными методами;

 - абсолютные дисперсии погрешностей расчетных значений для каждого метода;

k - число методов.

4.10 При выборе рек-аналогов необходимо учитывать следующие условия:

- однотипность стока реки-аналога и исследуемой реки;

- географическую близость расположения водосборов;

- однородность условий формирования стока, сходство климатических условий, однотипность почв (грунтов) и гидрогеологических условий, близкую степень озерности, залесенности, заболоченности и распаханности водосборов;

- средние высоты водосборов не должны существенно отличаться, для горных и полугорных районов следует учитывать экспозицию склона и гипсометрию;

- отсутствие факторов, существенно искажающих естественный речной сток (регулирование стока, сбросы воды, изъятие стока на орошение и другие нужды).

4.11 Гидрологические расчеты для проектируемого сооружения при наличии действующих сооружений на реках должны учитывать возможность их влияния и при необходимости предусматривать согласованные решения по совместной работе вновь проектируемых и существующих сооружений с учетом возможности реконструкции существующих сооружений.

4.12 При проектировании водохозяйственных объектов допускается использование стохастических моделей колебаний стока рек, позволяющих моделировать искусственные ряды гидрометеорологических характеристик требуемой продолжительности. В качестве модели многолетних колебаний стока используют простую цепь Маркова [4], [6].

Моделирование рядов сезонных (месячных) значений стока осуществляют на основе периодических стохастических моделей различной степени сложности. При наличии продолжительных рядов наблюдений допускается использование метода фрагментов с учетом зависимости внутригодового распределения стока от водности года.

4.13 Инженерные гидрологические расчеты для строительного проектирования или отдельные их виды (работы, услуги) должны выполняться специализированными организациями (по видам строительства), имеющими соответствующие лицензии.

4.14 Оценку эффективности полученных эмпирических зависимостей и формул, применяемых в гидрологических расчетах при наличии, недостаточности и отсутствии данных наблюдений, выполняют на основе анализа остатков, оценки устойчивости параметров и коэффициентов этих зависимостей с проверкой на зависимом и независимом от расчетов материалах наблюдений.

4.15 К основным гидрологическим характеристикам относятся:

расход воды Q, м³/с;

объем стока воды W, м³;

модуль стока воды q, м³/с × км²;

слой стока воды h, мм;

уровень воды H, см.

5 ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАСЧЕТНЫХ ГИДРОЛОГИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ПРИ НАЛИЧИИ ДАННЫХ ГИДРОМЕТРИЧЕСКИХ НАБЛЮДЕНИЙ

Общие указания

5.1 Определение расчетных гидрологических характеристик при наличии данных гидрометрических наблюдений достаточной продолжительности осуществляют путем применения аналитических функций распределения ежегодных вероятностей превышения - кривых обеспеченностей.

Продолжительность периода наблюдений считают достаточной, если рассматриваемый период репрезентативен (представителен), а относительная средняя квадратическая погрешность расчетного значения исследуемой гидрологической характеристики не превышает 10 % для годового и сезонного стоков и 20 % - для максимального и минимального стоков.

Если относительные средние квадратические погрешности превышают указанные пределы и период наблюдений нерепрезентативен, необходимо осуществить приведение рассматриваемой гидрологической характеристики к многолетнему периоду согласно разделу 6 настоящего Свода правил.

Средние квадратические погрешности расчетного значения исследуемой гидрологической характеристики устанавливают по формулам (5.26) - (5.28) или по специальным таблицам, полученным методом статистических испытаний [4].

5.2 Эмпирическую ежегодную вероятность превышения Р_т,_% гидрологических характеристик определяют по формуле

                                                            (5.1)

где т -    порядковый номер членов ряда гидрологической характеристики, расположенных в убывающем порядке;

п - общее число членов ряда.

Эмпирические кривые распределения ежегодных вероятностей превышения строят на клетчатках вероятностей. Тип клетчатки вероятностей выбирают в соответствии с принятой аналитической функцией распределения вероятностей и полученного отношения коэффициента асимметрии C_s к коэффициенту вариации C_v.

5.3 Для сглаживания и экстраполяции эмпирических кривых распределения ежегодных вероятностей превышения, как правило, применяют трехпараметрические распределения: Крицкого - Менкеля при любом отношении C_s / C_v, распределение Пирсона III типа (биномиальная кривая) при C_s / C_v ≥ 2, лог-нормальное распределение при C_s ≥ (3 C_v + C_v³) и другие распределения, имеющие предел простирания случайной переменной от нуля или положительного значения до бесконечности. При надлежащем обосновании допускается применять двухпараметрические распределения, если эмпирическое отношение C_s / C_v и аналитическое отношение C_s / C_v, свойственные данной функции распределения, приблизительно равны. При неоднородности ряда гидрометрических наблюдений (различные условия формирования стока) применяют усеченные и составные кривые распределения вероятностей.

5.4 Оценки параметров аналитических кривых распределения: среднее многолетнее значение , коэффициент вариации C_v и отношение коэффициента асимметрии к коэффициенту вариации C_s / C_v, устанавливают по рядам наблюдений за рассматриваемой гидрологической характеристикой методом приближенно наибольшего правдоподобия и методом моментов. На начальных стадиях проектирования допускается использование графоаналитического метода (метода квантилей).

5.5 Коэффициент вариации С_v и коэффициент асимметрии С_s для трехпараметрического гамма-распределения Крицкого - Менкеля следует определять методом приближенно наибольшего правдоподобия в зависимости от статистик λ₂ и λ₃, вычисляемых по формулам:

;                                                  (5.2)

,                                                 (5.3)

где k_i - модульный коэффициент рассматриваемой гидрологической характеристики, определяемый по формуле

,                                                                (5.4)

здесь Q_i - погодичные значения расходов воды;

 - среднеарифметическое значение расходов воды, определяемое в зависимости от числа лет гидрометрических наблюдений по формуле

.                                                 (5.5)

По полученным значениям статистик λ₂ и λ₃ определяют коэффициенты вариации и асимметрии по номограммам [5].

5.6 Коэффициенты вариации С_г и асимметрии C_v определяют методом моментов по формулам:

С_v = (а₁ + а₂ / п) + (а₃ + а₄ / n) Č_v + (a₅ + a₆ / п) Č_v²;                            (5.6)

C_s = (b₁ + b₂ / n) + (b₃ + b₄ / n) Č_s + (b₅ + b₆ / п) Č_s², С_s                     (5.7)

где а₁, ..., a₆; b₁, ..., b₆ - коэффициенты, определяемые по приложению Б, таблица Б.1, для распределения Пирсона III типа и с помощью таблицы из [4] - для распределения Крицкого - Менкеля;

Č_v и Č_s - соответственно смешенные оценки коэффициентов вариации и асимметрии, определяемые по формулам:

Č_v ,                                                     (5.8)

Č_s                                                     (5.9)

При C_v < 0,6 и C_s < 1,0 коэффициенты вариации и асимметрии допускается определять по формулам (5.8) и (5.9) без введения поправок.

5.7 Расчетные значения отношения коэффициента асимметрии к коэффициенту вариации, а также коэффициента автокорреляции между стоком смежных лет r (1) следует принимать как среднее из значений, установленных по данным группы рек с наиболее продолжительными наблюдениями за рассматриваемой гидрологической характеристикой в гидрологически однородном районе с учетом площадей водосборов и других азональных факторов.

Для проверки однородности эмпирических оценок C_s / C_v и r (1) используют случайные погрешности оценок параметров по специальным таблицам, полученным методом статистических испытаний [4] или по аналитическим формулам. Если рассеяние эмпирических оценок C_s / C_v и r (1) больше теоретического, то принятый район признают неоднородным и он должен быть уменьшен до тех размеров, пока рассеяние эмпирических оценок и теоретические погрешности будут приблизительно равны.

5.8 Уточнение параметров распределений гидрологических характеристик допускается осуществлять методом объединения данных наблюдений по группе станций (постов) в пределах однородных районов. Рассматриваемая гидрологическая характеристика должна быть приведена к единым условиям формирования в однородном гидрологическом районе. Оценка гидрологической характеристики, приведенной к единым условиям формирования, является случайной величиной, распределение которой определяется объемом независимой информации.

Это распределение, называемое выборочным, в гидрологических расчетах характеризуется двумя его параметрами: средним значением и средним квадратическим отклонением (рассеянием).

5.9 Рассеяние оценок, вызванное ограниченностью данных наблюдений, обозначают через ε_случ, а рассеяние, обусловленное не устраненными приводкой различиями между водосборами, - через ε_геогр Полная дисперсия оценки ε_полн состоит из двух компонентов:

ε²_полн = ε²_случ + ε²_геогр                                                   (5.10)

Полную дисперсию оценки ε²_полн определяют по формуле

ε²_полн = ,                                                  (5.11)

где i - индекс (номер) объекта. Под объектом понимают либо водосборный бассейн, либо метеорологическую станцию;

k - число совместно анализируемых объектов;

a_i - оценка рассматриваемого параметра по i-му объекту;

 - средняя из оценок по всем объектам.

Случайную составляющую рассеяния оценок ε²_случ вычисляют путем осреднения дисперсий оценок этих параметров по теоретическим формулам, полученным для отдельных объектов (5.26) - (5.28), или по результатам статистических испытаний [4].

Географическую составляющую рассеяния ε²_геогр определяют по (5.10) как разность между полной и случайной дисперсиями. Если оценка ε²_геогр имеет отрицательный знак, то ее принимают равной нулю.

Дисперсию результата совместного расчета определяют по формуле

ε²_ср = .                                                      (5.12)

Соотношение между случайной и географической составляющими определяет целесообразный состав объектов, обрабатываемых методом группового оценивания. При увеличении числа совместно анализируемых водосборов величина случайной составляющей ошибки уменьшается. Географическая составляющая должна увеличиваться за счет вовлечения водосборов, расположенных в пределах более обширной географической области, условия формирования стока которых различаются более существенно. Допустимым (приемлемым) следует считать число водосборов, при котором географическая составляющая не превосходит случайную:

ε_геогр ≤ ε_случ.                                                              (5.13)

Результатом группового анализа является оценка параметра по совокупности собственных и объединенных наблюдений в виде средневзвешенного по точности каждой из оценок:

                                              (5.14)

Стандартную ошибку такой оценки рассчитывают по формуле

.                                                (5.15)

Для оценок асимметрии и коэффициентов автокорреляции результатом группового анализа является средняя из всех индивидуальных оценок в пределах однородного района.

5.10 Порядок выполнения группового анализа (с учетом пространственной скоррелированности данных наблюдений) следующий:

- по каждому водосбору определяют параметры распределения гидрологических характеристик, используемые для совместного анализа и необходимые для вычисления стандартных ошибок параметра А по формулам (5.26), (5.28);

- по каждой паре водосборов оценивают коэффициенты межрядной корреляции R_ij (x);

- по выборке величин A_i оценивают среднее значение параметра

                                                          (5.16)

и полную дисперсию ε²_полг по формуле (5.11);

- определяют значения коэффициентов корреляции R_ij (A) между оценками параметра А по теоретическим зависимостям (приложение Б, таблица Б.2);

- определяют стандартное отклонение ε_нез (А) оценок параметра А по выборкам объема п, характеризующее рассеяние оценок для случая независимых выборок и определяемое по формулам (5.26), (5.28) или по результатам статистических испытаний [4];

- стандартное отклонение параметра ε_нез (А), характеризующее независимые выборки, корректируют на величину, учитывающую влияние корреляции между объединяемыми объектами:

ε_случ (А) = ε_нез (А) ,                                     (5.17)

среднее значение коэффициента корреляции между оценками параметра А по всем k водосборам. Найденное значение случайной составляющей используют для вычисления географической составляющей по формуле (5.10);

- если выполняется условие (5.13), то по формулам (5.14) и (5.15) рассчитывают погрешность результата объединенного расчета, средневзвешенную по точности оценку и ее стандартную ошибку.

5.11 На начальных стадиях проектирования допускается определение параметров биномиального распределения графоаналитическим методом по формулам:

S = (Q₅ + Q₉₅ - 2Q₅₀) / (Q₅ - Q₉₅);                                   (5.18)

σ = (Q₅ - Q₉₅) / (Ф₅ - Ф₉₅);                                        (5.19)

 = Q₅₀ - Ф₅₀ σ,                                                      (5.20)

где Q₅, Q₅₀, Q₉₅ - значения расходов воды вероятности превышения соответственно 5 %, 50 %, 95 %, установленные по сглаженной эмпирической кривой распределения;

Ф₅, Ф₅₀, Ф₉₅ - нормированные ординаты биномиальной кривой распределения, соответствующие вычисленному значению коэффициента скошенности S. Значение коэффициента асимметрии C_s определяют по функциональной зависимости от коэффициента S [5].

5.12 В случае неоднородности исходных данных гидрометрических наблюдений, когда рассматриваемый ряд состоит из неоднородных элементов гидрологического режима, эмпирические и аналитические кривые распределения устанавливают отдельно для каждой однородной совокупности.

Общую кривую распределения вероятностей превышения рассчитывают на основе кривых, установленных по однородным элементам одним из двух способов:

а) при наличии в каждом году наблюдений за всеми однородными элементами водного режима реки (n₁, = n₂ = n₃ = n) ежегодную вероятность превышения Р_% рассматриваемой гидрологической характеристики при любом ее значении определяют по формуле

Р = [1 - (1 - Р₁) (1 - Р₂)(1 - Р₃)] 100,                            (5.21)

где Р₁, Р₂, Р₃ - ежегодные вероятности превышения однородных элементов.

Для двух однородных гидрологических характеристик формула (5.21) принимает вид:

P = (Р₁ + Р₂ - Р₁ Р₂) 100;                                           (5.22)

б) если в каждом году имеется лишь одно значение элемента рассматриваемой гидрологической характеристики, ежегодные вероятности превышения при любом ее значении определяют по формуле

,                                               (5.23)

где n₁, n₂, n₃ - число членов однородных элементов. Для двух генетически однородных элементов формула (5.23) принимает вид:

.                                                      (5.24)

При наличии в ряду наблюдений нулевых значений рассматриваемой гидрологической характеристики (например, минимальные расходы воды) ежегодные вероятности превышения определяют по формуле

.                                                        (5.25)

Вероятности превышения Р₁, Р₂, Р₃ в формулах (5.21) и (5.22) выражают в долях единицы, а в формулах (5.23) - (5.25) - в процентах.

Параметры кривых распределения однородных элементов устанавливают согласно требованиям 5.5 - 5.9.

5.13 Для наибольшего или наименьшего члена ряда наблюдений следует указывать доверительные интервалы эмпирической ежегодной вероятности превышения (приложение Б, таблица Б.3).

Если точки эмпирической кривой распределения значительно отклоняются от аналитической кривой, рекомендуется на клетчатке вероятностей для этих точек также указывать доверительные границы и оценивать их однородность в соответствии с 4.6.

5.14 При объединении данных наблюдений по группе станций, а также при оценке достаточной продолжительности рядов наблюдений рассчитывают случайные средние квадратические погрешности выборочных параметров и квантилей распределения.

Случайные средние квадратические погрешности выборочных средних определяют по приближенной зависимости

,                                              (5.26)

которую применяют при коэффициенте автокорреляции между смежными членами ряда r, меньшем 0,5. При больших коэффициентах автокорреляции используют формулу

.                                (5.27)

Случайные средние квадратические ошибки коэффициентов вариации при C_s = 2Cv определяют по зависимости

                              (5.28)

Случайные погрешности других параметров распределения, квантилей и коэффициентов автокорреляции между стоком смежных лет, рассчитанные методом моментов, следует определять по специальным таблицам, полученным методом статистических испытаний [4].

5.15 При наличии достоверных сведений о случайных относительных средних квадратических погрешностях исходных данных гидрометрических наблюдений оценки коэффициентов вариации и асимметрии уточняют по формулам:

C_v = ;                                          (5.29)

                (5.30)

где ,  - соответственно коэффициенты вариации и асимметрии, рассчитанные по наблюденным значениям;

σ_о - случайная относительная (в долях единицы) средняя квадратическая погрешность исходных данных гидрометрических наблюдений.

5.16 Параметры кривых распределения гидрологических характеристик при наличии обоснованных сведений о выдающихся значениях речного стока определяют следующим образом.

При учете одного выдающегося значения гидрологической характеристики, не входящего в непрерывный n-летний ряд данных гидрометрических наблюдении:

а) методом приближенного наибольшего правдоподобия в зависимости от статистик λ₂, и λ₃, определяемых по формулам:

;                                  (5.31)

;                         (5.32)

б) методом моментов - по формулам:

;                                  (5.33)

.                       (5.34)

При учете одного выдающегося значения гидрологической характеристики, входящего в n-летний ряд данных гидрометрических наблюдений:

а) методом приближенного наибольшего правдоподобия в зависимости от статистик λ₂, и λ₃, определяемых по формулам:

;                                 (5.35)

;                           (5.36)

б) методом моментов - по формулам:

;                                     (5.37)

.                      (5.38)

В формулах (5.31) - (5.38):

 - среднеарифметическое значение, рассчитанное с учетом выдающегося значения расхода воды;

n - число лет непрерывных наблюдений;

N - число лет, в течение которых выдающееся значение гидрологической характеристики не было превышено.

Использование формул (5.31) - (5.38) допускается лишь в том случае, когда исторические сведения о выдающемся гидрологическом значении и числе лет его непревышения достаточно обоснованы. Произвольное задание Q_N недопустимо.

5.17 Боковую приточность между смежными створами определяют одним из следующих способов:

- суммированием расходов воды притоков с учетом времени добегания, впадающих на участке между двумя створами:

- по разности средних расходов воды в нижнем и верхнем створах участка реки;

- методом руслового водного баланса;

- по модулю стока, определенному по карте для частной площади.

Обработку рядов боковой приточности осуществляют в соответствии с настоящим разделом.

Годовой сток воды и его внутригодовое распределение

5.18 При определении расчетных гидрологических характеристик годового стока воды рек и его внутригодового распределения необходимо выполнять требования, изложенные в 4.3 - 4.15 и 5.1 - 5.16.

5.19 Определение расчетного календарного внутригодового распределения стока при длительности рядов наблюдений n, равной 15 годам и более, производят следующими методами:

- компоновки;

- реального года;

- среднего распределения стока за годы характерной градации водности.

5.20 Расчеты внутригодового распределения стока рек производят по водохозяйственным годам (ВГ), начинающимся с первого месяца многоводного сезона. В отдельных случаях возможно выполнение расчетов внутригодового распределения стока для гидрологических лет, начинающихся с первого месяца периода накопления влаги, или для обычных календарных лет. При расчетах внутригодового распределения стока целесообразно переводить расходы в объемы стока в км³ или в тыс. м³, так как при этом учитывают различие в числе дней не високосных и високосных лет и в числе секунд в разные месяцы года.

В зависимости от типа водного режима реки и преобладающего вида использования стока реки водохозяйственный год делят на два различающихся по длительности периода: лимитирующий (ЛП) и нелимитирующий (НП). а лимитирующий период соответственно на два сезона: лимитирующий (ЛС) и нелимитирующий (НС). Границы сезонов назначают едиными для всех лет с округлением до месяца.

5.21 Расчетное внутригодовое распределение месячного (а в отдельных случаях и декадного) стока определяют для водохозяйственного года расчетной вероятности превышения Р_расч, соответствующей заданной проектной обеспеченности гарантированной отдачи. Длительность п многолетнего периода, необходимая для определения расчетного календарного внутригодового распределения стока, должна удовлетворять требованиям пункта 5.1. В зависимости от достаточной длительности наблюдений п, определенной по указанному критерию точности, выделяют следующие группы лет: по градациям вероятностей превышения стока реки за водохозяйственный год, а в методах компоновки и реального года также и за отдельные расчетные сезоны.

При периоде наблюдений n от 15 до 30 лет выделяют три группы лет: многоводные годы (Р < 33,3 %), средние по водности годы (33,3 % ≤ Р ≤ 66,7 %) и маловодные годы (Р > 66,7 %). При продолжительности наблюдений более 30 лет выделяют пять групп: очень многоводные годы (Р < 16,7 %), многоводные годы (16,7 % ≤ Р < 33,3 %), средние по водности годы (33,3 % ≤ Р < 66,7 %), маловодные годы (66,7 % < Р ≤ 83,3 %) и очень маловодные годы (Р > 83,3 %).

Во всех методах расчета по значениям стока за отдельные водохозяйственные годы (а в методах компоновки и реального года и за расчетные внутригодовые интервалы времени: лимитирующий период, лимитирующий сезон, нелимитирующий сезон, лимитирующий месяц и др.) определяют расчетные квантили. Стандартными квантилями кривых распределения вероятностей стока являются следующие: для многоводных лет, периодов, сезонов и месяцев - 1 %, 3 %, 5 %, 10 % и 25 %; для маловодных лет, периодов, сезонов и месяцев - 75 %, 90 %, 95 %, 97 % и 99 %, для средних по водности лет - 50 %.

5.22 При использовании метода компоновки распределение стока по периодам и сезонам года определяют следующим образом. Расчетные значения стока за водохозяйственный год, лимитирующий период, лимитирующий сезон и лимитирующий месяц определяют по соответствующим аналитическим кривым распределения стока с использованием принципа равенства расчетных вероятностей превышения стока Р_расч за водохозяйственный год Р_вг, лимитирующий период Р_лп, лимитирующий сезон Р_лс и лимитирующий месяц Р_лм. Сток за нелимитирующий период определяют по разности расчетных значений объемов стока за водохозяйственный год и лимитирующий период, сток за нелимитирующий сезон - по разности расчетных объемов стока за лимитирующий период и лимитирующий сезон, а суммарный объем стока всех нелимитирующих месяцев внутри нелимитирующего сезона - по разности расчетных объемов стока за лимитирующий сезон и лимитирующий месяц.

Расчетные значения месячного стока внутри лимитирующего сезона и нелимитирующего сезона определяют с таким расчетом, чтобы получить для этих сезонов наиболее неравномерные распределения стока. С этой целью внутри каждого из этих сезонов, входящих в соответствующую группу водности, месячные объемы стока располагают в убывающем порядке с указанием календарных месяцев, к которым они относятся. Дл