Программы гидрологических расчетов для изученных и недостаточно изученных рек (наблюдения 6 и более лет)
ПрограммаHydroStatCalc предназначена для выполнения расчетов гидрологических характеристик для изученных и недостаточно изученных бассейнов в соответствии с требованиями СП 33-11-2003 [1] и положениями рекомендаций [2-5], разработанных в ГГИ. Программа может применяться при выполнении гидрологических расчетов для проектирования. Однако при ее разработке наибольшее внимание уделялось обеспечению возможностей подготовки характеристик гидрологического режима для последующего их территориального обобщения по крупным районам страны. Так, операции по продлению рядов гидрологических характеристик с применением аппарата множественной корреляции могут выполняться с автоматическим поиском наилучших сочетаний рядов-аналогов среди их большого множества, состав которого не имеет принципиальных ограничений.
Программа ориентирована на использование в операционной системе Windows XP, однако может применяться и с предшествовавшими версиями Windows 95 - 2000. Для полноценного применения программы необходим монитор с разрешением не менее 1024´768 пикселей. В противном случае при некоторых действиях программы могут возникать искажения в размещении объектов окна.
Поставляемый пакет программы включает три EXE файла: HydroStatCalc.exe, FreqShrt2009.exe, ComposeFreq.exe, директорию «Office», содержащую ряд вспомогательных файлов, необходимых для действия программы и директорию «Данные» с текстовым файлом, представляющим собой пример подготовки исходных данных и позволяющим выполнять пробные действия по применению программы. Какое-либо вмешательство пользователя в состав и запись файлов директории «Office» не допустимо.
HydroStatCalc является головной программой всего пакета, к которой и должен обращаться пользователь. Она управляет вводом исходных данных из указанного файла, позволяет выбирать расчетный ряд данных из множества других рядов, записанных в файле, и временно передает управление другим программам пакета в соответствии с заданиями пользователя. Эта программа позволяет также производить построение графиков связи значений гидрологической характеристики расчетного ряда, и любого выбранного рада – аналога. Кроме того, она снабжена процедурой предварительной проверки однородности рядов.
Исполняемый файл FreqShrt2009.exe не предназначены для независимого применения и прямое обращение к ним пользователя не предусмотрено. Программа FreqShrt2008 выполняет весь объем статистических расчетов по данным исходного или продленного ряда значений гидрологической характеристики для выбранного расчетного бассейна, исключая построение составных кривых обеспеченности. Для этой цели служит специальная программа ComposeFreq.exe.
В предлагаемом описании программы допущены повторы некоторых положений с тем, чтобы избавить пользователя от необходимости разыскивать их в разных разделах текста. Наиболее важные положения и указания на инструменты управления действием программы выделены жирным шрифтом. Напротив, положения, имеющие второстепенное значение, или косвенно относящиеся к содержанию раздела, помечены курсивом.
В описании не рассматривается смысловая сторона выполняемых расчетов, и не приводятся формулы, заложенные в алгоритме программы. Все эти вопросы изложены в руководствах [1 - 4], а дополнительные разъяснения могут быть найдены в литературных источниках по имеющимся в них ссылкам. Некоторое исключение составляют примеры, иллюстрирующие влияние ошибок записи данных, наиболее часто встречающихся в практике применения программ, на результаты расчетов.
Авторы просят сообщать обо всех обнаруженных дефектах программы и обязуются высылать зарегистрированным пользователям исправленный вариант программы. Все предложения пользователей программы по ее дальнейшему усовершенствованию также будут внимательно рассмотрены.
Подготовка и ввод исходных данных
Ввод данных в программу производится из текстовых файлов, подготовленных в форме таблиц с использованием знака табуляции (знак #9) в качестве разделителя полей строки. Подготовленный файл должен быть помещен в поддиректорию «Данные» той директории, в которой находится сам пакет программ.
Название файла пользователь задает по своему усмотрению, с тем, чтобы оно ясно отражало содержание записанных в нем данных. При назначении имени файла допускается использование, как знаков латинского алфавита, так и знаков кириллицы. Обязательным является только расширение имени файла «txt», стандартное для текстовых файлов. Наиболее простой и удобный способ подготовки исходных данных заключается в их записи с помощью Excel, с последующим сохранением в форме текстового файла с разделителем – знаком табуляции. Применение пробелов допускается только в первой строке файла при записи вспомогательной текстовой информации. Пробелы недопустимы в записи числовых кодов и значений самой характеристики. Подготовка файла данных с помощью текстового редактора принципиально возможна. В этом случае разделение полей строки достигается нажатием клавиши «Tab». Однако этот способ настоятельно не рекомендуется т. к. знак табуляции не отображается на экране монитора и его трудно отличить от введенных знаков пробела. Кроме того, на экране монитора заносимые данные при этом не всегда выстраиваются в правильные колонки.
В качестве разделителя дробной части числа программой используется десятичная точка. Однако применение запятой в записи исходных данных не препятствует работе программы. При чтении исходных данных программа автоматически преобразует запятую в десятичную точку. Не допустимо использование в записи исходных данных знаков отличных от цифровых и знаков разделителя дробной части числа. Использование знака «-» (минус) допускается только при записи уровней воды, температуры воды и воздуха.
При использовании программы выбор файла производится с помощью стандартного для Windows диалогового окна ввода данных.
Для обеспечения возможностей решения широкого круга задач гидрологической практики предусмотрено три варианта структуры и формата файловой записи исходных данных:
1) - файл данных по одноименной гидрологической характеристике (элементу) для множества гидрологических постов;
2) - файл данных о разноименных гидрологических характеристиках одного поста;
3) - файл данных одного гидрологического поста о расходах стока за разные календарные месяцы (календарные декады или пентады).
Во всех трех случаях две первые строки файла являются заглавными. Для трех названных выше вариантов состава данных формат их записи имеет некоторые отличия. Все последующие строки должны содержать колонки соответствующих значений гидрологических характеристик. Первая колонка каждой строки отводится для записи календарного года. Нарушение календарного порядка лет не допускается, за исключением случаев отсутствия данных во всех колонках таблицы. В этих случаях ряд лет может быть записан с пропусками.
При отсутствии данных соответствующая клетка таблицы Excel (поле строки текстового файла) оставляется пустой. В строке текстового файла в этом случае следуют подряд два знака табуляции. Не допустимо отсутствие данных во всех колонках первой строки данных (третьей строки файла). Запись данных следует начинать с года, для которого имеется хотя бы одно действительное значение гидрологической характеристики.
Для идентификации исследуемых гидрологических характеристик (в терминологии интерфейса программы – элементов) используются их условные числовые коды. Принятые в данной программе числовые коды основных гидрологических характеристик даны в таблице 1.
При необходимости исследования характеристик, не предусмотренных таблицей 1, пользователь может присваивать им числовые коды в интервале от 101 до 200, создавая дополнительный список введенных характеристик. Порядок выполнения этой операции изложен в приложении А.
Таблица 1 - Числовые коды основных гидрологических характеристик, принятые для использования в данной программе.
| Код | Гидрологическая характеристика |
| Средний годовой расход, Q м3/с | |
| Модуль годового стока, q л/с км2 | |
| Слой годового стока, h мм | |
| Средний месячный расход, Q м3/с | |
| Средний декадный расход, Q м3/с | |
| Средний пентадный расход, Q м3/с | |
| Максимальный расход весеннего половодья, Q м3/с | |
| Максимальный модуль стока половодья, q л/с км2 | |
| Максимальный среднесуточный расход, Q м3/с | |
| Модуль максимального среднесуточного расхода, q л/с км2 | |
| Слой стока весеннего половодья, h мм | |
| Продолжительность весеннего половодья, Т сутки | |
| Продолжительность подъема половодья, Т сутки | |
| Коэффициент формы гидрографа половодья Kf | |
| Максимальный срочный годовой расход, Q м3/с | |
| Максимальный модуль срочного годового расхода, q л/с км2 | |
| Максимальный срочный расход дождевых паводков, Q м3/с | |
| Максимальный модуль срочного расхода дождевых паводков, q л/с км2 | |
| Максимальный среднесуточный расход дождевых паводков, Q м3/с | |
| Максимальный модуль среднесуточного расхода дождевых паводков, q л/с км2 | |
| Слой стока дождевых паводков, h мм | |
| Продолжительность дождевых паводков, сутки | |
| Продолжительность подъема дождевых паводков, сутки | |
| Продолжительность дождевых паводков, час. | |
| Продолжительность подъема дождевых паводков, час. | |
| Коэффициент формы гидрографа дождевых паводков Kf | |
| Минимальный 30-ти суточный расход за летне-осенний период, Q м3/с | |
| Минимальный 30-ти суточный расход за зимний период, Q м3/с | |
| Минимальный 10-ти суточный расход за летне-осенний период, Q м3/с | |
| Минимальный 10-ти суточный расход за зимний период, Q м3/с | |
| Минимальный суточный расход за летне-осенний период, Q м3/с | |
| Минимальный суточный расход за зимний период, Q м3/с | |
| Минимальный 30-ти суточный расход за год, Q м3/с | |
| Минимальный 10-ти суточный расход за год, Q м3/с | |
| Минимальный суточный расход за год, Q м3/с | |
| Средний годовой уровень воды, H см | |
| Наивысший годовой уровень воды, H см | |
| Наивысший уровень половодья, H см | |
| Низший годовой уровень воды, H см | |
| Наивысший уровень дождевого паводка, H см | |
| Годовая сумма осадков, Pмм | |
| Месячная сумма осадков, Pмм | |
| Декадная сумма осадков, Pмм | |
| Пентадная сумма осадков, Pмм | |
| Максимальный суточный слой осадков, Pмм | |
| Максимальный часовой слой осадков, Pмм | |
| Суммарные осадки за период половодья, Pмм | |
| Средняя годовая температура воздуха, t°С | |
| Средняя температура за летнее-осенний период, t°С | |
| Средняя температура за зимний период, t°С | |
| Максимальные запасы воды в снеге, S мм |