Выполнение расчетов с применением сведений об исторических экстремумах

В ComposeFreq, также как и в HydroStatCalc реализована возможность учета литературных, архивных, археологических и иных данных об исторических экстремумах исследуемой гидрологической характеристики. Принципиальные положения методики использования этой информации не имеют отличий от изложенного в описании комплекса HydroStatCalc. Здесь также различаются два случая:

- исторический экстремум характеристики наблюдался за границами периода наблюдений гидрологического поста;

- наблюденному экстремальному значению характеристики может быть поставлена в соответствие обеспеченность, не соответствующая продолжительности периода наблюдений поста.

Однако имеются и существенные различия. При расчете составной кривой обеспеченностей необходимо знать к какой категории данных относится информация об исторических экстремумах. По этой причине сведения об исторических экстремумах введенные и записанные ранее с помощью HydroStatCalc не могут быть использованы для решения данной задачи. Их просто следует принять во внимание. Во многих случаях отнесение исторических экстремумов к определенной категории данных не вызывает затруднений. Так, сведения об историческом непревзойденном максимуме дождевого паводка на реках Дальнего Востока без сомнений будут отнесены к подмножеству данных о тайфунных паводках. В других случаях категориальная индентификация исторических данных потребует более распространенной информации: сведений о том, в какой период года наблюдалось явление, какими последствиями оно сопровождалось и т. п.

По названным причинам программа ComposeFreq не предполагает, что запись сведений об исторических экстремумах выполнена заранее. Опция основного меню, вызывающая панель для ввода этой информации, не доступна пока производятся действия со всем рядом данных. Возможность обращения к этой опции открывается только при обработке данных по конкретным выделенным подмножествам данных. Для каждого из выделенных подмножеств могут быть приняты сведения об исторических экстремумах за два года, как включенных в общий период наблюдений, так и за его пределами.

Программа восстановления данных по коротким рядам (менее 6 лет)

Введение

Программа Short2009 предназначена для продления рядов ежегодных значений гидрологических характеристик, представленных данными наблюдений за короткие периоды от 1 до 6 лет. Программа принципиально не может применяться к рядам, содержащим больший объем данных.

Программа Short2009 является самостоятельной частью программного комплекса HydroStatCalc и не вызывается головной программой этого комплекса. В ней сохранены без изменения требования к записи исходных данных, свойственные всему комплексу, включая подготовку списка постов. Программа использует отдельные вспомогательные файлы директории «Office» и должна находиться в одной директории с основными программами комплекса. При наличии в директории «Данные» общего списка постов она обращается к его использованию.

Действие программы основано на использовании одноименной информации по бассейнам аналогам. Минимальное допустимое число используемых аналогов задается опцией «Параметры» основного окна программы (по умолчании 5). В программе реализован «метод уравнений регрессии», изложенный в разделе 2 [1].

Автоматический подбор аналогов для бассейнов с короткими периодами наблюдений (менее 6 лет) на современном этапе разработки реализованной методики не возможен. Выбор аналогов предоставляется экспертному решению пользователя.

Программа освобождает пользователя от выполнения рутинных операций. Однако продление коротких рядов остается задачей, требующей от исполнителя повышенного внимания к ее содержательной части и углубленных знаний в области региональной гидрологии.

Выполнение операций по восстановлению данных детально иллюстрируется интерактивными графиками и числовой информацией о характеристиках связей. Пользователь всегда может установить, какому ряду данных принадлежит та или иная эмпирическая точка выводимых графиков, и при необходимости исключить (или восстановить) использование любого аналога из расчетов.

В программе предусмотрено два возможных способа ввода исходной информации:

1) Пользователь может выполнить предварительную подготовку специального файла, содержащего ряды данных по расчетному бассейну с коротким периодом наблюдений и ряды данных по выбранным аналогам. Требования к подготовке такого файла изложены в разделе 3.1 описания программы.

2) При наличии базовых записей данных по одноименным гидрологическим характеристикам, соответствующих требованиям программы HydroStatCalc, эти данные могут вводиться в полном объеме. В этом случае пользователь должен последовательно указать продляемый короткий ряд и ряды данных по выбираемым им аналогам в выводимой на экран интерактивной таблице.

Особенности действий пользователя по управлению работой программы в двух названных случаях изложены в разделах 1.1.

Продление рядов данных за короткие периоды наблюдений остается не тривиальной задачей. Восстановление данных за каждый отдельный год производится под контролем и управлением пользователя. Более полная автоматизация решения этой задачи на данном этапе не целесообразна.

Обращаясь к пользователям программы, мы призываем не стремиться к упрощенному решению данной задачи. Решить ее нужно один раз, но так, чтобы в дальнейшем Вы могли без сомнений обращаться к использованию продленных данных по бассейнам с короткими периодами наблюдений. В особенности это относится к случаям, когда ими устраняются белые пятна на картах гидрологических характеристик в слабо изученных районах.

Подготовка и ввод исходных данных

Общие указания

Оба названных способа ввода исходной информации предполагают, что состав используемых рядов данных по бассейнам-аналогам определяется пользователем.

В число аналогов бесполезно включать ряды, не имеющие данных за период, совместный с продляемым рядом. Также бесполезно включать аналоги, ряды которых не выходят за пределы расчетного короткого ряда.

Состав аналогов следует подбирать таким образом, чтобы при восстановлении информации расчетного ряда за каждый конкретный год общее число данных по ним оставалось не менее критического значения, установленного через опцию «Параметры» (по умолчанию – 5). При выборе аналогов следует исходить из общих представлений о гидрологической аналогии бассейнов с учетом физико-географического районирования территории и имеющейся конкретной гидрографической информации. Следует избегать чрезмерного увеличения числа аналогов за счет привлечения данных по бассейнам в других гидрографических районах или имеющих существенные отличия по физико-географическим условиям.

Не рекомендуется включать в число аналогов бассейны, отличающиеся по площади от расчетного бассейна и других аналогов более чем на порядок. Включение в число аналогов одного бассейна, многократно отличающегося от остальных по площади, ведет к завышению корреляции применяемых связей, игнорирующему рассеяние основной группы точек, что резко снижает обоснованность выполняемых операций по восстановлению данных (см. раздел 3.3).

Подготовка специального файла исходных данных

Специальный файл исходной информации для применения программы Short2009 представляет собой таблицу ежегодных значений одноименных гидрологических характеристик для расчетного бассейна с коротким периодом наблюдений и всех выбранных бассейнов-аналогов. Все несложные правила его подготовки полностью идентичны правилам подготовки файлов первого типа, изложенным в описании программы HydroStatCalc. Подготовку данных производят средствами Excel с последующим сохранением их в форме текстового файла с разделителем полей – знаком табуляции.

В первом поле верхней строки записывается числовой код гидрологической характеристики в соответствии со списком, приведенным в описании HydroStatCalc. При работе с характеристиками, не предусмотренными этим списком, может применяться дополнительный список с кодовыми номерами от 101 до 200 задаваемыми пользователем по своему усмотрению. Во втором поле строки может быть записано название расчетного бассейна.

Вторая строка начинается полем с записью слова «Годы». Далее в ней последовательно записываются числовые коды постов, начиная с кода расчетного продляемого ряда. Последующие ряды данных по бассейнам-аналогам могут располагаться в произвольном порядке. Расчетный продляемый ряд не может содержать более 6 наблюденных значений характеристики.

Первое поле всех последующих строк должно содержать четырехзначные записи календарных лет наблюдений. В следующих полях - сами значения характеристики за этот год, по данным постов, соответствующих обозначенным кодам. При отсутствии данных поле таблицы оставляется пустым.

Название специального файла произвольно устанавливается пользователем. Обязательным требованием к нему является расширение «txt», указывающее на текстовой тип файла.

Ввод данных этого файла производится с помощью опции основного меню программы «Файл / специальный». При обращении к ней открывается стандартное для Windows диалоговое окно, организующее выбор файла для чтения. При вызове оно ориентировано на чтение текстовых файлов директории «Данные».

Если в записи нет критических ошибок, первая колонка данных содержит не более 6 значений, и число аналогов не меньше установленного критического, содержание файла отображается на экране в виде таблицы, изображенной на рисунке 3.1 и пользователь может приступать к операциям по восстановлению данных. В противном случае программа создает соответствующее оповещение об ошибке.

Преимущества данного способа ввода исходной информации заключаются в том, что создание специального файла данных предполагает предварительную проработку пользователем вопроса о подборе аналогов для каждого расчетного бассейна. Кроме того, он открывает возможность применения программы пользователю, не располагающему базовой записью данных по большому числу изученных бассейнов.

Рис. 3.1. Вид выводимой на экран таблицы данных при чтении файла,

специально подготовленного для применения программы Short2009.