Согласно изложенному, основным содержанием метода тенденций является экстраполирование хронологического графика уровня или расхода на несколько дней вперед.
Вместе с этим известно, что экстраполирование любой кривой (в том числе и кривой колебания уровня) может быть произведена несколькими способами, которые отличаются друг от друга исходными предпосылками и точностью. Таким образом, точность прогнозов по методу тенденций зависит прежде всего от способа экстраполирования графика изменения стока.
Все существующие способы экстраполирования можно разбить на две группы: а) линейные и б) нелинейные.
Способ линейного экстраполирования основан на предположении постоянства градиента рассматриваемого элемента во времени, т.е.
где H – уровень или расход воды.
Исходя из этой предпосылки, экстраполирование уровня или расхода воды производится по прямой линии, наклон которой к осям координат равен среднему наклону последнего (перед днем выпуска прогноза) отрезка гидрографа.
В отличие от этого способа нелинейное экстраполирование основано на предположении о непостоянстве градиента изменения уровня или расхода во времени, т.е.
Экстраполирование гидрографа стока производится в этом случае по кривой, уравнение которой устанавливается аналитическим или графическим путем.
В соответствии с указанным подразделением прогнозы стока по методу тенденций могут быть подразделены на прогнозы по линейной тенденции и прогнозы по нелинейной тенденции.
Изложение этих способов приводится ниже.
3. ПРОГНОЗЫПО ЛИНЕЙНОЙ ТЕНДЕНЦИИ [1, 6, 11]
Практическое осуществление этого способа производится следующим образом.
Предположим, имеется отрезок гидрографа уровня (рис.3) за период от до
, причем
– сегодняшний день или день выпуска прогноза.
![]() | Предположим, требуется дать прогноз уровня в момент ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]()
|
где – уровень в момент
, т.е. прогноз уровня с заблаговременностью
;
- уровень в момент
(сегодняшний день);
– уровень в момент
(уровень в прошлый момент времени);
– суммарное изменение уровня от момента
до момента
.
Так как, согласно исходной предпосылке способа, то, принимая
и
, получим
![]() | (5.2) |
и, следовательно
![]() | (6.2) |
Их равенств (5.2) и (6.2) следует, что величины и
в уравнениях (3.2) и (4.2) могут быть определены по связям
![]() | (7.2) |
и
![]() | (8.2) |
т.е. по градиентам изменения уровня за прошлый период времени.
Наиболее распространен на практике прогноз уровня и расхода по уравнению (4.2). при использовании этого уравнения для прогноза стока производится построение графической зависимости (8.2) по материалам гидрометрическим наблюдений в данном створе за прошлый период времени.
Обработка указанных материалов производится по форме табл. 3. В гр. 1 и 2 таблицы вписываются даты и уровень (или расход) воды в данном створе реки, в гр. 3 и 4 – разности уровней за периоды и
Величины и
устанавливаются заранее, исходя из требующейся заблаговременности и допустимой точности прогнозов (в табл. 3 принято
).
Графическая зависимость (8.2) строится по данным гр. 3 и 4, табл. 1 (рис.4), причем по вертикальной шкале откладываются величины , а по горизонтальной -
. Связь на этом графике проводится в виде средней линии в поле точек. Отклонения точек от этой линии (по горизонтальной оси) равны ошибкам прогноза по уравнению (4.2); поэтому обеспеченность способа может быть определена как отношение числа точек, отклонение которых от средней линии не превышает допустимой величины (20% от
), к общему числу точек на поле графика.
Зависимости вида (8.2) строятся обычно для каждого сезона в отдельности: для весеннего половодья, летней и зимней межени.
Каждая из этих связей строится по 30-50 точкам, равномерно охватывающим всю амплитуду колебания уровня (расхода) в данном сезоне за многолетний период времени (обычно за 5-6 последних лет).
Прогноз стока по зависимостям вида (8.2) весьма прост: по данным о величинах изменения уровня на прошлый интервал времени с рис. 4 снимается прогнозное изменение уровня за период
и дается прогноз уровня по уравнению (4.2).
Рис. 4. Связь для прогноза уровня по линейной тенденции (р. Волга – г. Елабуга).