Особенности выполнение расчетов для рядов, содержащих восстановленные данные

При построениях кривых обеспеченностей гидрологических характеристик, физическая однородность которых не вызывает существенных сомнений, широко применяется продление рядов по данным бассейнов-аналогов. В программном комплексе HydroStatCalc заложена возможность продления расчетных рядов тремя способами:

1) применением аппарата множественной корреляции с автоматическим подбором наилучших сочетаний аналогов;

2) по связи с данными аналога, указанного пользователем, с визуальным контролем графика применяемой связи;

3) методом восстановления данных коротких рядов (не более 6 значений).

Запись продленных рядов осуществляется программами в отдельный файл, аналогичный по своей структуре исходному файлу наблюденных данных.

В ComposeFreq программе сохранена техническая возможность действий с продленными рядами гидрологических характеристик при сохранении обозначений восстановленных членов ряда. Однако этим не устраняются возникающие принципиальные затруднения.

Эмпирические связи гидрологических характеристик изученных бассейнов, относящихся к разным типам гидрометеорологического процесса, принципиально не остаются едиными. Аналогично тому, как каждому типу процесса свойственна своя эмпирическая кривая распределения, также и данные каждой категории образуют связи не совпадающие, в общем случае, между собой. При использовании единой статистической связи типовые различия данных полностью игнорируются.

Для преодоления этого затруднения можно рекомендовать следующую последовательность действий:

- на основе имеющейся исходной записи многолетних данных расчетного ряда и рядов аналогов создать файлы аналогичной структуры, содержащие данные каждой конкретной категории (относящиеся к одному типу процесса);

- выполнить расчеты по восстановлению данных и из полученного продленного ряда удалить все значения за годы, когда тип процесса не соответствовал исследуемому;

- произвести совмещение полученных рядов в единый ряд с обозначением категории данных для каждого его значения.

Разумеется, практическая реализация всей этой процедуры требует большого внимания и весьма трудоемка. На данном этапе ее автоматизация остается задачей последующих программных разработок.

Изложенный алгоритм действий может быть применен при условии, если смена типов определяющего гидрометеорологического процесса в многолетних рядах данных синхронна для множества бассейнов изучаемой территории. В противном случае принципиальные трудности использования восстановления данных и их использования в расчетах обеспеченных значений характеристики при ее физической неоднородности становятся практически непреодолимыми. Во всяком случае, в настоящее время не усматривается даже принципиального подхода к решению этой задачи. В таких случаях следует ограничиваться использованием в расчетах рядов наблюденных значений.

Подготовка и ввод исходных данных

Программа ComposeFreq может быть вызвана из HydroStatCalc после выделения любой колонки данных считанного файла. В этом случае выделенный ряд данных передается программе автоматически. При этом, необходимо прежде всего указать сколько категорий разнотипных данных содержит введенный ряд. Пока число категорий не названо, все остальные действия пользователю не доступны. Технически это значение не может быть более 6. Однако при назначении числа категорий следует исходить из условия, что число значений в каждом выделенном подмножестве данных должно быть достаточно для вычислений среднего, Cv и Cs. Минимальное допустимое число значений в подмножестве принимается равным 7.

Введенный ряд данных отображается в таблице, содержащей три колонки. В первой из них отображается год наблюдений, во второй – сами значения характеристики, третья предназначена для ввода числовых обозначений (1-6) категорий данных и при вызове программы из HydroStatCalc остается не заполненной.

Далее следует обозначить числовым кодом категорию каждого из значений ряда. Ввод числовых кодов производится с помощью окна редактора с раскрывающимся списком их возможных значений. Это окно появляется на панели сразу за указанием общего числа категорий. Значение кода, введенное из этого окна, передается выделенной строке таблицы и отображается в ее третьем столбце. Запись кодов может производиться как последовательно в хронологическом порядке, так и в произвольном порядке для любой выделенной строки таблицы. Выделение строки, на которую указывает курсор, производится щелчком левой кнопки мыши. Таким же образом ранее введенные коды могут быть изменены (рисунок 2.1).

При частой смене типов процесса введение кодов в хронологическом порядке трудоемко. Ускорения процесса можно добиться, имея в виду, что при нажатии на клавишу Enter клавиатуры компьютера выделенной строке передается текущее значение кода, установленное в окне редактора.

Переход к выполнению расчетов осуществляется с помощью клавиши «Готово». Эта клавиша остается недоступной до тех пор, пока остается неопределенным категория хотя бы одного значения таблицы.

Рис. 2.1. Панель управления подготовительными операциями по применению программы с таблицей введенных данных и инструментами управления.

Как уже указывалось, деление общего ряда данных на категории по типу гидрометеорологического процесса требует предварительного анализа, зачастую с привлечением дополнительной информации. Выполнять такую проработку уже при обращении к программе бывает затруднительно. Если расчеты составной кривой обеспеченностей нужно выполнить для небольшого числа бассейнов, удобнее произвести подготовку специальных файлов предварительно с помощью Excel.

Для этого нужно в новую таблицу Excel скопировать из базовой записи данных HydroStatCalc колонку, содержащую годы наблюдений и колонку данных одного расчетного бассейна вместе с числовым кодом поста. В третьей колонке следует проставить числовые коды категорий данных от 1 до общего числа таких категорий. Первая строка создаваемой таблицы должна повторять первую строку базовой записи данных. Две первые колонки второй ее строки содержат слово «Годы» и код поста. В третьей колонке второй строки целесообразно записать название поста.

После заполнения таблицы ее следует записать как текстовой файл с разделителем – знаком табуляции под новым неповторяющимся именем с расширением «txt». Созданный файл поместить в директорию «Данные». Поставляемый комплект программы содержит файл Б.Узень~prlng.txt с записью ряда значений модуля годового стока для поста р. Большой Узень – г. Новоузенск, который служит и примером подготовки данных для данной программы.

При наличии специального файла данных программу ComposeFreq следует вызвать как самостоятельную. В этом случае будет дано оповещение, что программе не передан ряд данных и открыта возможность обращения к чтению подготовленного файла. Окно выбора файла для чтения открывается клавишей «Читать из файла» в нижней части панели управления.

В результате чтения заранее подготовленного специального файла данных оказываются заполненными все три колонки таблицы. До нажатия клавиши «Готово» сохраняется возможность изменения кода категории в любой выделенной строке таблицы.

В процессе выполнения действий по делению общего ряда данных на подмножества разных категорий или корректировке предварительно выполненного деления известную помощь может оказать просмотр хронологического графика многолетних колебаний изучаемой характеристики и кривой обеспеченностей, построенной по данным всего ряда. Построение таких графиков производится обращением к соответствующим заданиям главного меню программы «Хронология» и «Обеспеченности». При активизации любой точки этих графиков программа сообщает, к какой из категорий отнесено соответствующее значение ряда (рисунки 2.2 и 2.3). После обращения к клавише «Готово» доступ к этим заданиям меню прекращается.

Рис. 2.2 Хронологический график многолетних колебаний в ряду исследуемой гидрологической характеристики.

У любой активизированной точки графика возникает надпись с указанием, к какой категории данных отнесено соответствующее значение ряда.

Рис. 2.3. Кривая обеспеченностей, построенная по данным всего ряда исследуемой гидрологической характеристики.

У любой активизированной точки графика возникает надпись с указанием, года и категории данных, к которой отнесено соответствующее значение ряда.