Способ определения местных климатических параметров ливневых дождей
METHOD FOR DETERMINING LOCAL CLIMATIC PARAMETERS OF HEAVY RAINS

Изобретение относится к способам определения местных климатических параметров ливневых дождей, необходимых для гидравлического расчета сетей водоотведения поверхностного стока.
Известен способ определения величины климатического коэффициента «к», описанный в методах расчета ливневого стока Горбачева П.Ф., (см. П.Ф. Горбачев, Методы расчета ливневого стока. // Издательство «Власть Советов» при Президиуме ВЦИК, Москва, 1937 г. стр. 25-26. Выкопировка прилагается.) для средних условий центральной части СССР принимается равной 1, исходя из формулы НКПС 1931 г, согласно циркуляру НКПССтроя от 20/III 1931 г. «О нормах расчета поверхностных вод», а для других районов определяется из равенства:
и
1
М - наибольшее значение суточного количества дождевых осадков, наблюдавшихся в среднем на метеорологических станциях района, желательно в течение 30 лет или, при неимении достаточных наблюдений, за меньший период времени, но не менее 15 лет.
2
М - среднее арифметическое взятых по отдельным годам наибольших суточных количеств дождевых осадков, наблюдавшихся на метеорологических станциях района, желательно за 30 лет, а при неимении - за меньший период времени, сколько то окажется возможным.
Недостатками этого способа являются:
- большая продолжительность выполнения работ, т.к. запись измеряемых величин должна производиться в течение Т лет, где Т>30 лет;
- невысокая точность, т.к. определения климатических параметров возможно только для районов и не учитывает специфику климата в городах.
Наиболее близким аналогом к заявляемому способу служит способ определения местных климатических параметров ливневых дождей, описанный в монографии Зака Г.Л. (см. Зак Г.Л. Водостоки: Основы рационального проектирования и расчета. // Издательство министерства коммунального хозяйства РСФСР. Москва, 1952. с. 14-17. Выкопировка прилагается.), предусматривающий то, что
Δt
устанавливают на местности в точке А один автоматический дождемер, выполненный с возможностью записи текущих значений измеряемых величин времени t с шагом Δt и количества h выпавших осадков за время Δt,
производят запись измеряемых величин в течение T лет,
нач,i
кон,i
i
определяют время начала t и конца t каждого i-го дождя в точке А, а также количество h выпавших осадков за весь период i-го дождя в течение T лет,
i
i
кон,i
нач,i
определяют силу Δ каждого дождя по формуле  где t=t-t,
i
формируют выборку АА из n ливневых дождей с силой Δ>S, округляют их значения до k знаков после запятой, k=0, 1, 2,
1
2
j
n
1
2
j-1
j
n-1
n
сортируют их в порядке убывания Δ,Δ,…,Δ,…,Δ так, что бы Δ>Δ,…,Δ>Δ,…,Δ>Δ,
1
2
j
n
j
j
определяют множество m,m,…,m,…,m чисел случаев выпадения ливневых дождей силы Δ * kk, m≥1,kk<1,
1
2
j
n
1
1
j
j-1
j
формируют множество mm, mm,…,mm,…,mm сумм случаев выпадения ливневых дождей, mm=m, mm=m+m,
l
2
j
n
j
j
формируют множество kkk, kkk,…,kkk,…,kkk средней повторяемости однократного превышения сил дождя в течение T лет, kkk=mm/Т,
1
2
j
n
j
j
формируют множество p,p,…,p,…,р периодов однократного превышения сил дождя, р=1/kkk,
1
2
j
n
формируют множество рр, рр,…,pp,…,рр,
1
2
j
n
формируют множество климатических констант μ,μ,…,μ,…μ,
определяют климатическую константу
Для указанного способа характерны следующие недостатки:
- большая продолжительность выполнения работ, т.к. запись измеряемых величин должна производиться в течение T лет, где T>20. Например, в наиболее близком аналоге T=26 лет;
- невысокая точность, т.к. измерение параметров происходит только в одной точке. При этом, например, на расстоянии одного километра значения измеряемых параметров могут уже существенно отличаться ввиду высокой неравномерности выпадения дождей.
Задачей настоящего изобретения является снижение продолжительности и повышение точности выполнения работ по определению местных климатических параметров ливневых дождей.
Поставленная задача решается тем, что в известном способе, в соответствии с которым:
Δt
устанавливают на местности в точке А один автоматический дождемер, выполненный с возможностью записи текущих значений измеряемых величин времени t с шагом Δt и количества h выпавших осадков за время Δt,
производят запись измеряемых величин в течение T лет,
нач,i
кон,i
i
определяют время начала t и конца t каждого i-го дождя в точке А, а также количество h выпавших осадков за весь период i-го дождя в течение T лет,
i
i
кон
i
нач,i
определяют силу Δ каждого дождя по формуле  где t=t,-t,
i
формируют выборку АА из n ливневых дождей с силой Δ>S, округляют их значения до k знаков после запятой, k=0, 1, 2,
l
2
j
n
1
2
j-1
j
n-1
n
сортируют их в порядке убывания Δ,Δ,…,Δ,…,А так, что бы Δ>Δ,…,Δ>Δ,…,Δ>Δ,
l
2
j
n
j
j
определяют множество m,m,…,m,…,m чисел случаев выпадения ливневых дождей силы Δ*kk, m≥1, kk<1,
l
2
j
n
1
1
j
j-1
j
формируют множество mm,mm,…,mm,…,mm сумм случаев выпадения ливневых дождей, mm=m, mm=m+m,
1
2
j
n
j
j
формируют множество kkk, kkk,…,kkk,…,kkk средней повторяемости однократного превышения сил дождя в течение Т лет, kkk=mm/T,
l
2
j
n
j
j
формируют множество p,p,…,p,…,р периодов однократного превышения сил дождя, p=1/kkk,
1
2
j
n
j
1
j
формируют множество рр, рр,…, pp,…,рр,pp=ƒ(р),
1
2
j
n
j
2
j
j
формируют множество климатических констант μ,μ,…,μ,…,μ,μ=ƒ(Δ,p),
определяют климатическую константу
r
Δt
в соответствии с настоящим изобретением устанавливают N дополнительных автоматических дождемеров в разных точках В местности, выполненных с возможностью записи текущих значений измеряемых величин времени t с шагом Δt и количества h выпавших осадков за время Δt, r=1,2,…,N;
r
- определяют время начала  и конца  каждого ii-го дождя в точках В местности, а также количество  выпавших осадков за весь период ii-го дождя в течение T лет;
- определяют силу  каждого дождя по формуле  где
r
- формируют выборки ВВ из  ливневых дождей с силой  округляют их значения до k знаков после запятой, k=0, 1, 2;
r
- выборку из n ливневых дождей формируют путем объединения N выборок ВВ и выборки АА, при этом  а
Возможен вариант развития, когда
Возможен вариант развития, когда
Возможен вариант развития, когда S>1.
Отличительными признаками заявляемого способа является:
r
Δt
1. Установка N дополнительных автоматических дождемеров точках В местности, выполненных с возможностью записи текущих значений измеряемых величин времени t с шагом Δt и количества h выпавших осадков за время Δt, r=1, 2, …, N;
r
2. Определение времени начала  и конца  каждого ii-го дождя в точках В местности, а также количества  выпавших осадков за весь период ii-го дождя в течение T лет;
3. Определение силы  каждого дождя по формуле  где
r
4. Формирование выборки ВВ из  ливневых дождей с силой  округляя их значения до k знаков после запятой, k=0, 1, 2;
r
5. Формирование выборки из n ливневых дождей путем объединения N выборок ВВ и выборки АА;
6. Увеличение выборки до
7. Вычисление
По сведениям, имеющимся у авторов, все отличительные признаки не известны. Совместное их применение позволит:
- снизить продолжительность выполнения работ, т.к. в соответствии с предлагаемым изобретением достаточно запись измеряемых величин производить в течение T>5 лет;
- повысить точность, т.к. измерение параметров происходит не в одной точке. Поэтому, уменьшается погрешность из-за высокой неравномерности выпадения дождей.
Краткое описание чертежей.
r
j
j
На фиг. 1 представлен пример схемы установки дождемеров; на фиг. 2 - сравнение выборок АА и ВВ; на фиг. 3 - приведены результаты сортировки выборки из n ливневых дождей; на фиг. 4 оказаны значения μ в зависимости от p и результаты аппроксимации.
Осуществление изобретения.
Δt
Осуществление изобретения продемонстрировано (см. фиг. 1) на системе, включающей дождевую тучу 1, один автоматический дождемер 2, установленный в точке А и выполненный с возможностью записи текущих значений измеряемых величин времени t с шагом Δt и количества hвыпавших осадков за время Δt.
В соответствии с настоящим изобретением:
r
Δt
- дополнительно устанавливают N дополнительных автоматических дождемеров 3 в разных точках В местности, выполненных с возможностью записи текущих значений измеряемых величин времени t с шагом Δt и количества h выпавших осадков за время Δt, r=1, 2, …, N. На фиг. 1 в качестве примера показан вариант, когда N=34;
- производят запись измеряемых величин в течение T лет;
нач,i
кон,i
i
- определяют время начала t и конца t каждого i-го дождя в точке А, а также количество h выпавших осадков за весь период i-го дождя в течение T лет;
i
i
кон,i
нач
i
- определяют силу Δ каждого дождя по формуле  где t=t-t,;
i
- формируют выборку АА из n ливневых дождей с силой Δ>S, округляют их значения до k знаков после запятой, k=0, 1, 2. На фиг. 2 в качестве примера позицией 4 показана выборка АА;
r
- определяют время начала  и конца  каждого ii-го дождя в точках В местности, а также количество  выпавших осадков за весь период ii-го дождя в течение T лет;
- определяют силу  каждого дождя по формуле  где
r
r
- формируют выборки ВВ из  ливневых дождей с силой  округляют их значения до k знаков после запятой, k=0, 1, 2. На фиг. 2 в качестве примера позицией 5 показана выборка ВВ;
r
- выборку из n ливневых дождей формируют путем объединения N выборок ВВ и выборки АА, при этом
1
2
j
n
1
2
j-1
j
n-1
n
- сортируют ливневые дожди в порядке убывания Δ, Δ,…, Δ,…, Δ так, что бы Δ>Δ,…,Δ>Δ,…,Δ>Δ; на фиг. 3 в качестве примера позицией 6 показаны результаты такой сортировки;
l
2
j
n
j
j
- определяют множество m,m,…,m,…,m чисел случаев выпадения ливневых дождей силы Δ*kk, m≥1, kk<1;
1
2
j
n
1
1
j
j-1
j
- формируют множество mm,mm,…,mm,…,mm сумм случаев выпадения ливневых дождей, mm=m, mm=m+m;
1
2
j
n
j
j
- формируют множество kkk,kkk,…,kkk,…,kkk средней повторяемости однократного превышения сил дождя в течение T лет, kkk = mm/(T * N);
1
2
j
n
j
j
- формируют множество р,р,…,p,…,р периодов однократного превышения сил дождя, р=1/kkk;
1
2
j
n
j
1
j
- формируют множество рр, рр,…,рр,…,рр,pp=ƒ(р). Одним из вариантов развития является вариант, когда
1
2
j
n
j
2
j
j
j
j
- формируют множество климатических констант μ,μ,…,μ,…,μ, μ=ƒ(Δ,р). Одним из вариантов развития является вариант, когда  На фиг. 4 в качестве примера позицией 7 показаны значения μ в зависимости от р.
j
j
- определяют климатическую константу  На фиг. 4 в качестве примера позицией 8 показаны значения Δ в зависимости от р по зависимости
j
j
На фиг. 4 для сравнения позицией 9 показаны значения Δ в зависимости от p полученные при условии, что выборку из n ливневых дождей формируют только из выборки АА. Из него видно, что степень достоверности данных, полученных по предлагаемому изобретению не ниже, чем данных полученных по прототипу при сокращении продолжительности работ не менее, чем в 5 раз. Это доказывает его промышленную применимость.