На любом водном объекте (река, озеро, водохранилище, болото и т.д.) происходят постоянные изменения уровня и стока воды, её температуры и химизма, режима наносов, русловых деформаций и пр. Изменения наблюдаются в течение минут, часов, суток, года и многолетнего периода. Многие из них влияют на работу ГТС: систем водоснабжения и водоотведения, плотин, мостовых переходов и водопропускных сооружений на авто и ж/дорогах. Причем это влияние в перспективе может быть катастрофическим. Поэтому, оно обязательно должно быть учтено при проектировании и эксплуатации этих ГТС, т.е. их конструкции и параметры необходимо гидрологически обосновать(параметры мостовых переходов и очистных сооружений, диаметр труб, высота плотин, мощность насосного оборудования, мероприятия по защите от наводнений и загрязнения и т.д.).
Гидрологическое обоснование ГТС состоит прежде всего в производствегидрологических расчетов, целью которых является определение расчетных гидрологических характеристик (РГХ), используемых при проектировании ГТС.
Основными РГХ являются:
- осадки, испарение и сток – основные элементы водного баланса, используемые при воднобалансовых и водохозяйственных расчетах,
- максимальные расходы воды половодья и дождевых паводков – расчеты водопропускных сооружений,
- минимальные расходы воды за 30 дней (месяц) – расчеты выпусков сточных вод, ПДС,
- объемы стока за год, половодье, сезон и т.д. – расчеты водохранилищ,
- наивысшие и наинизшие уровни воды – границы зон затопления, судоходство, отметки труб насосов и т.д.
Методы определения РГХ приведены в СП 33-101-2003
В основу методов определения РГХ положены гидрометрические данные наблюдений на водных объектах, которые проводятся Роскомгидрометом на сети станций и постов. Наиболее важными являются данные по стоку и уровням воды – это основные характеристики водных объектов.
Наблюденные их значения являются случайными или слабозависимымидруг от друга значениями. Это связано с тем, что гидрологические процессы являются многофакторными и на современном уровне изученности их невозможно достоверно описать детерминированнымиматематическими моделями. Поэтому, в гидрологических расчетах используют методы математической статистики,которые позволяют определять вероятные значения РГХ, базируясь на так называемых предельных теоремах теории вероятности и в частности законе больших чисел.
Эти методы рассматривают статистические ряды наблюденных случайных значений ГХ:
Х1, Х2……….Хп-1, Хп,
где п – число членов этого ряда, т.е. выборки наблюдений из генеральной совокупности значений, насчитывающей N членов. п<< N.
Как правило, число членов выборки не превышает 50 лет. Для очень небольшого числа крупных водных объектов, «п» достигает 80…90 лет.
Проведем ранжирование этой выборки в убывающем порядке. Например, для максимальных расходов воды весеннего половодья: