ПНСТ 765-2022 Безопасность в чрезвычайных ситуациях. Безопасный город. Прогнозирование наводнений. Общие требования

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ТЕХНИЧЕСКОМУ РЕГУЛИРОВАНИЮ И МЕТРОЛОГИИ

ПРЕДВАРИТЕЛЬНЫЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Безопасность в чрезвычайных ситуациях

БЕЗОПАСНЫЙ ГОРОД. ПРОГНОЗИРОВАНИЕ НАВОДНЕНИЙ

Общие требования

Издание официальное

Москва Российский институт стандартизации 2023

Предисловие

• 1 РАЗРАБОТАН Обществом с ограниченной ответственностью «Национальный Центр Информатизации» (ООО «НЦИ»)

• 2 ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 071 «Гражданская оборона, предупреждение и ликвидация чрезвычайных ситуаций»

• 3 УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 15 декабря 2022 г. № 136-пнст

Правила применения настоящего стандарта и проведения его мониторинга установлены в ГОСТР 1.16—2011 (разделы 5 и 6).

Федеральное агентство по техническому регулированию и метрологии собирает сведения о практическом применении настоящего стандарта. Данные сведения, а также замечания и предложения по содержанию стандарта можно направить не позднее чем за 4 мес до истечения срока его действия разработчику настоящего стандарта по адресу: info@ncinform.ru и/или в Федеральное агентство по техническому регулированию и метрологии по адресу: 123112 Москва, Пресненская набережная, д. 10, стр. 2.

В случае отмены настоящего стандарта соответствующая информация будет опубликована в ежемесячном информационном указателе «Национальные стандарты» и также будет размещена на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет (www.rst.gov.ru)

© Оформление. ФГБУ «Институт стандартизации», 2023

Настоящий стандарт не может быть полностью или частично воспроизведен, тиражирован и распространен в качестве официального издания без разрешения Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии

Содержание

• 1 Область применения

• 2 Нормативные ссылки

• 3 Термины и определения

• 4 Сокращения

• 5 Основные положения

• 6 Обучение моделей ПАМ-НВ

• 7 Выбор байесовского классификатора, описание и подготовка гипотез

• 8 Прогнозирование событий с использованием байесовского классификатора, анализ и интерпретация результатов статистической обработки в ПАМ-НВ

• 9 Программная реализация и проверка ПАМ-НВ

• 10 Опытная эксплуатация ПАМ-НВ

• 11 Промышленная эксплуатация ПАМ-НВ

Приложение А (рекомендуемое) Порядок определения расчетных гидроморфологических параметров, характеризующих участки рек-пунктов

Приложение Б (рекомендуемое) Порядок определения зон затопления территорий

Приложение В (рекомендуемое) Формулы расчета основных физических величин для поперечных сечений рек различной формы

Приложение Г (рекомендуемое) Порядок группировки значений входных данных с использованием формулы Стерджесса

Приложение Д (справочное) Сведения для группировки единиц наблюдения входных переменных и справочники ПАМ-НВ

Библиография

ПНСТ 765—2022

ПРЕДВАРИТЕЛЬНЫЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Безопасность в чрезвычайных ситуациях

БЕЗОПАСНЫЙ ГОРОД. ПРОГНОЗИРОВАНИЕ НАВОДНЕНИЙ

Общие требования

Safety in emergencies. Safe city. Flood forecasting. General requirements

Срок действия — с 2023—07—01 до 2026—07—01

• 1 Область применения

  • 1.1 Настоящий стандарт устанавливает общие требования к организации и порядку прогнозирования и оценки последствий наводнений на контролируемой территории (КТ), находящихся в зонах возможных затоплений местности, в границах которых расположены населенные пункты, при угрозе паводка, вызванного обильными осадками, с использованием прогнозной аналитической модели (ПАМ) в составе аппаратно-программного комплекса «Безопасный город» (АПК «Безопасный город»), в качестве математической основы моделирования которой используются байесовские классификаторы.

Стандарт не содержит указаний по применению конкретных байесовских классификаторов.

Стандарт не распространяется на ПАМ, использующие для прогнозирования наводнений другие математические методы.

• 1.2 Положения настоящего стандарта предназначены для использования федеральными органами исполнительной власти, органами государственной власти субъектов Российской Федерации и местного самоуправления, научно-исследовательскими и другими организациями, участвующими в проектировании, разработке, внедрении в промышленную эксплуатацию и эксплуатации АПК «Безопасный город».

• 2 Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие документы:

ГОСТ 19179 Гидрология суши. Термины и определения

ГОСТ Р 51657.1 Водоучет на гидромелиоративных и водохозяйственных системах. Термины и определения

ГОСТ Р 52438 Географические информационные системы. Термины и определения

ГОСТ Р ИСО 3534-1 Статистические методы. Словарь и условные обозначения. Часть 1. Общие статистические термины и термины, используемые в теории вероятностей

ПНСТ 762—2022 Безопасность в чрезвычайных ситуациях. Безопасный город. Типовая прогнозная аналитическая модель с использованием метода Байеса. Общие требования

СП 33-101-2003 Определение основных расчетных гидрологических характеристик

Примечание — При пользовании настоящим стандартом целесообразно проверить действие ссылочных стандартов (сводов правил) в информационной системе общего пользования — на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет или по ежегодному информационному указателю «Национальные стандарты», который опубликован по состоянию на 1 января текущего года, и по выпускам ежемесячного информационного указателя «Национальные стандарты» за текущий год. Если заменен ссылочный документ, на который дана недатированная ссылка, то рекомендуется использовать действующую

Издание официальное

версию этого документа с учетом всех внесенных в данную версию изменений. Если заменен ссылочный документ, на который дана датированная ссылка, то рекомендуется использовать версию этого документа с указанным выше годом утверждения (принятия). Если после утверждения настоящего стандарта в ссылочный документ, на который дана датированная ссылка, внесено изменение, затрагивающее положение, на которое дана ссылка, то это положение рекомендуется применять без учета данного изменения. Если ссылочный документ отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, рекомендуется применять в части, не затрагивающей эту ссылку. Сведения о действии сводов правил целесообразно проверить в Федеральном информационном фонде стандартов.

• 3 Термины и определения

В настоящем стандарте применены термины по ГОСТ 19179, ГОСТ Р ИСО 3534-1, ГОСТ Р 52438, ГОСТ Р 51657.1, ПНСТ 762—2022, СП 33-101-2003, а также следующие термины с соответствующими определениями:

• 3.1 барическая тенденция: Величина, характеризующая изменение атмосферного давления на уровне метеостанции за период наблюдений.

• 3.2 вероятностные характеристики [параметры]: Характеристики, определяющие вероятностный процесс: распределение случайных величин, математическое ожидание, дисперсия, моменты и др.

• 3.3 вероятность возникновения наводнения: Математическая величина возможности появления необходимых и достаточных условий возникновения наводнения.

• 3.4

вероятность: Числовая характеристика возможности появления какого-либо определенного события в тех или иных определенных условиях, которые могут повторяться неограниченное число раз, выражаемая в долях единицы или процентах. Вероятности, с которыми характеристики грунтов, трактуемые как случайные величины, принимают те или иные значения, образуют распределение вероятностей, для установления которых по выборочным данным оценивают один или несколько параметров распределения.

[ГОСТ 20522—2012, статья 3.1]

• 3.5 длина участка водотока водного объекта: Протяженность основного русла водотока от принятого истока до устья (от начала до конца участка).

• 3.6 дирекционный угол направления течения реки-пункта: Горизонтальный угол, измеряемый по ходу часовой стрелки от 0° до 360°, между северным направлением осевого меридиана зоны прямоугольных координат и направлением на ориентир, представленный соответствующим правым или левым максимальным отклонением от условной оси течения реки, проведенной от истока реки до точки в центре сечения реки расположения гидропоста, находящегося за контролируемым населенным пунктом (НП).

• 3.7 полезный объем водохранилища: Количество воды, заключенное между нормальным подпорным уровнем и уровнем мертвого объема водохранилища.

• 3.8 площадь водоема [водного объекта]: Площадь водной поверхности водоема (водного объекта), ограниченная его береговой линией.

• 3.9 площадь водосбора: Часть земной поверхности и толщи почво-грунтов, ограниченная водораздельной линией, с которой вода поступает в данный водный объект.

• 3.10 река-пункт: Часть водотока реки от истока до контролируемого места (ближайшего пункта мониторинга гидрологической обстановки, расположенного после контролируемого населенного пункта), для которой определяются гидрологические характеристики.

• 3.11 синтетические данные: Любые производственные данные, применимые к данной ситуации, которые не получены прямым измерением.

• 3.12 средняя глубина водоема [водного объекта] [водохозяйственной системы]: Среднее вертикальное расстояние от поверхности воды до дна, определяемое отношением объема воды в водоеме к его площади.

• 3.13 средняя высота водосбора: Среднее арифметическое из абсолютных отметок высот точек, равномерно расположенных на водосборе.

• 3.14 средний уклон склонов водосбора: Среднее арифметическое уклонов частных склонов поверхности водосбора.

• 3.15 уровень подъема воды: Превышение поверхности воды над условной горизонтальной плоскостью.

• 4 Сокращения

В настоящем стандарте применены следующие сокращения:

АПК «Безопасный город» — аппаратно-программный комплекс «Безопасный город»;

КТ — контролируемая территория;

МКП — модель краткосрочного прогнозирования;

МСП — модель среднесрочного прогнозирования;

НП — населенный пункт;

НТ — наблюдаемая территория;

НЯ — неблагоприятное явление;

ОЯ — опасное явление;

ПАМ — прогнозная аналитическая модель;

ПАМ-НВ — ПАМ для прогнозирования наводнений в АПК «Безопасный город»;

ПМГО — пункт мониторинга гидрологической обстановки.

• 5 Основные положения

  • 5.1 Настоящий стандарт содержит описание процессов формирования априорной информации для прогнозирования наводнений на КТ, обусловленных природными явлениями — паводками, вызванными обильными осадками, обработки данной информации, а также методов анализа неблагоприятных событий на КТ, связанных с наводнениями.

  • 5.2 ПАМ-НВ предназначена для прогнозирования наводнений в составе АПК «Безопасный город» и должна соответствовать ПНСТ 762—2022.

  • 5.3 ПАМ-НВ предназначена для автоматизации деятельности должностных лиц единой дежурнодиспетчерской службы при прогнозировании угрозы «Паводок, вызванный обильными осадками» по кризисным ситуациям и происшествиям, связанным сданной угрозой, которые могут произойти на КТ, а также при уточнении результатов развития наводнений на КТ, произошедших по данной угрозе по полученным оперативным данным.

  • 5.4 Пользователями ПАМ-НВ могут быть также органы федерального, регионального, муниципального и объектового уровней, имеющие доступ к АПК «Безопасный город», осуществляющие руководство и управление мероприятиями по предупреждению и ликвидации последствий паводков, вызванных обильными осадками.

  • 5.5 Прогнозирование паводков с использованием ПАМ-НВ осуществляется с целью повышения эффективности принимаемых управленческих решений по предупреждению и ликвидации последствий данной угрозы, для этого ПАМ-НВ должна обеспечить:

• - анализ поступившей информации об угрозе затопления КТ на территории муниципального образования (далее — МО);

• - сбор и обработку данных, необходимых для подготовки и принятия управленческих решений по предупреждению и ликвидации последствий паводков на КТ;

• - обработку и анализ данных о последствиях паводков, определение их масштабов на КТ, в границах которых расположены контролируемые НП.

Основной задачей ПАМ-НВ является своевременное выявление угрозы возникновения наводнений на КТ вследствие паводков, вызванных обильными осадками, а также оценка возможного воздействия наводнения на население, проживающее в НП, в целях разработки и реализации мер по обеспечению его безопасности.

ПАМ-НВ должна включать следующие базовые модели:

• - МКП — предназначена для вероятностной оценки развития паводка, вызванного обильными осадками на КТ, в границах которой расположен контролируемый НП, в течение ближайших 24 ч, определения параметров развития и протекания затопления местности, а также оценки параметров воздействия наводнения в НП за определенные временные интервалы (3 ч);

• - МСП — предназначена для вероятностной оценки возможности возникновения паводка, вызванного обильными осадками на КТ, в границах которой расположен контролируемый НП на территории муниципального района (городского округа), а также определения максимальных зон затопления КТ и времени их достижения за определенный (прогнозируемый) период времени, равный 10 ближайшим суткам.

Примечание — Для получения других вероятностных характеристик при прогнозировании наводнений на КТ перечень решаемых функциональных задач и моделей ПАМ-НВ может быть дополнен. При этом должны соблюдаться общие требования ПНСТ 762—2022.

• 5.6 В общем случае процесс подготовки и применения ПАМ-НВ включает следующие этапы:

• - обучение ПАМ-НВ;

• - опытная эксплуатация ПАМ-НВ на тестовых данных;

• - промышленная эксплуатация ПАМ-НВ на реальных данных.

• 5.7 Для сбора входных данных необходимо предварительно определить состав полигонов [НТ (КТ), контролируемых НП, участков рек с границами их водосборов (рек-пунктов)], результаты наблюдений за которыми будут использоваться для формирования обучающего множества и формирования прогнозов моделей ПАМ-НВ.

• 6 Обучение моделей ПАМ-НВ

  • 6.1 Настоящий стандарт устанавливает следующие основные мероприятия, обеспечивающие обучение ПАМ-НВ:

• - сбор статистики за последние пять лет о гидрометеорологической обстановке на НТ, в том числе о паводках, вызванных обильными осадками, приведших к наводнениям в НП, находящихся в зонах возможного затопления местности, расположенных на территории муниципального образования, а также сведений о гидрологических характеристиках водного объекта (далее — ВО), проходящих через муниципальное образование и сведений о НП;

• - обработку собранных на предыдущем этапе данных для формирования обучающего множества ПАМ-НВ;

• - сборку обработанных данных краткосрочной и среднесрочной моделей ПАМ-НВ в обучающие примеры;

• - обработку обучающих примеров с применением байесовского классификатора.

• 6.2 Началом наблюдения события является:

• - в МКП — дата и время начала очередного периода наблюдения паводка, вызванного обильными осадками в НП — события, соответствующего регистрации на ПМГО, расположенном перед контролируемым НП, подъема воды в реке на уровень, равный или выше отметки НЯ;

• - в МСП — дата начала периода наблюдения наличия (отсутствия) паводка в контролируемом НП.

• 6.3 В настоящем стандарте устанавливаются основные входные данные для формирования базового обучающего множества ПАМ-НВ. Приведенные входные данные могут быть дополнены и/или уточнены с учетом особенностей конкретных КТ.

• 6.4 Сбор статистики о паводках, обусловленных обильными осадками на территориях, находящихся в зонах возможного затопления местности, о гидрологических характеристиках ВО и контролируемых НП.

Для сбора исходных данных необходимо предварительно определить состав НТ, находящихся в зонах возможного затопления местности, результаты наблюдения за которыми будут использованы в ПАМ-НВ. В состав НТ, как минимум, должны быть включены КТ.

• 6.5 Основными входными данными для формирования базового обучающего множества ПАМ-НВ в отношении НТ являются:

• - данные о наводнениях вследствие паводков, обусловленных обильными осадками на НТ;

• - данные, характеризующие участки рек (до ПМГО, расположенного за контролируемым НП) с участками их водосборов;

• - данные, характеризующие водосборы наблюдаемых участков рек;

• - данные, характеризующие водохозяйственные системы на наблюдаемых участках рек;

• - данные, характеризующие контролируемые НП, расположенные в зонах вероятного затопления местности на территории МО;

• - данные, характеризующие гидрологическую обстановку на участках рек, и данные о формирующих ее объектах;

• - данные, характеризующие метеорологическую обстановку на наблюдаемых участках местности, и данные о формирующих ее объектах;

• - данные, характеризующие преобладающий ландшафт местности, типы и состав почв в пределах границ НП и участков водосборов рек-пунктов.

• 6.6 Исторические событийные данные о паводках, вызванных обильными осадками
  
  на НТ, и условиях их возникновения

  6.6.1 Входными данными, характеризующими паводок, вызванный обильными осадками на НТ, являются:

• а) дата и время наблюдения паводка, вызванного обильными осадками;

• б) координаты полигона зоны затопления НТ (долгота и широта), град.;

• в) наименование НП, подвергшегося затоплению территории;

• г) статус регистрации факта превышения подъема воды в наблюдаемой реке-пункте¹) до уровня отметки «неблагоприятное явление» (НЯ);

• д) статус регистрации факта превышения подъема воды в наблюдаемой реке-пункте¹) уровня отметки «опасное явление» (ОЯ);

• е) статус регистрации факта скорости подъема уровня воды в наблюдаемой реке-пункте, характерного для катастрофического затопления местности, определяется для каждого шага периода наблюдения по таблице Д.25;

• ж) площадь зоны затопления НТ, км²;

• и) площадь зоны затопления в границах контролируемого НП, км²;

• к) общая продолжительность наводнения в наблюдаемом НП, сут.

Параметры, представленные статусами регистрации событий, должны иметь бинарный вид.

• 6.6.2 При отсутствии сведений о площадных характеристиках зон затоплений при паводках в границах НТ допускается определять их по данным зондирования земли (далее — ДЗЗ), а также по формализованным описаниям зон затоплений местности, представленным в виде координат точек замеров уровней подъема воды на местности и уровней подъемов воды в указанных точках измерений.

• 6.6.3 При формировании входных данных ряд событийных показателей о паводках рекомендуется получать на основе обработки данных, характеризующих гидрологическую обстановку участков рек в границах ПМГО, расположенных перед контролируемым НТ.

• 6.7 Входные данные, характеризующие наблюдаемую реку-пункт

  • 6.7.1 Общими и геофизическими показателями, характеризующими наблюдаемую реку-пункт, служат: а) наименование реки-пункта;

• б) пространственное описание полигона реки-пункта, представленное в виде географических координат (долгота и широта), град.;

• в) среднее значение ширины в истоке, середине и в границе ПМГО, расположенного после НП, м;

• г) средние значения глубин в истоке, середине и в границе ПМГО, расположенного после НП, м;

• д) гидрографическая длина водотока реки-пункта, км;

• е) площадь акватории реки-пункта, м²;

• ж) периметр акватории реки-пункта, м;

• и) направление течения реки-пункта, град;

• к) уклон водной поверхности (русла) реки-пункта, град.;

• л) диапазон дирекционных углов (левый и правый) направления течения реки-пункта, град.;

• м) время наступления паводковой опасности на реке-пункте, сутки с начала года;

• н) время наступления ледостава на реке-пункте, сутки с начала года;

• п) период паводковой опасности на реке-пункте, сутки;

• р) период ледостава на реке-пункте, сутки;

• с) средний многолетний слой стока реки-пункта, м³/(с • км²);

• т) среднегодовой расход воды в реке-пункте, км³/год, при отсутствии данных определяется как произведение параметров, представленных на рисунках А.1 и А.2.

• 6.7.2 При отсутствии необходимых сведений о наблюдаемой реке-пункте в истоке на этапе формирования входных данных допускается использовать значения соответствующих параметров в границах первого ПМГО, расположенного вниз по течению от истока реки-пункта на расстоянии не более 50 км.

• 6.7.3 При наличии у наблюдаемой реки-пункта нескольких водных режимов паводка в конкретную единицу наблюдения при формировании базового обучающего множества необходимо включать данные режима паводка, актуальные на дату наблюдения.

• 6.8 Входными данными, характеризующими водосбор наблюдаемой реки-пункта, являются:

• а) пространственное описание полигона водосбора реки-пункта, представленное в виде географических координат (долгота и широта), град.;

• б) площадь водосбора реки-пункта, км²;

• в) длина водосбора реки-пункта, км;

• г) средняя высота водосбора реки-пункта над уровнем моря, м;

• д) средний уклон водосбора реки-пункта, град.;

• е) средние уклоны склонов (левого и правого) водосбора реки-пункта, град.;

• ж) преобладающий тип уклона склонов водосбора, определяется по таблице Д.9;

• и) площади территорий, занятых лесом, расположенные на водосборе реки-пункта, км²;

• к) площади территорий болотистой местности, расположенные на водосборе реки-пункта, км²;

• л) закарстованная площадь водосбора реки-пункта, км²;

• м) площади акваторий озер, расположенных на водосборе реки-пункта, км²;

н) общая длина речных долин, сухих русел, оврагов, балок и логов водосбора реки-пункта, км.

• 6.9 Показатели, характеризующие водохозяйственные системы на наблюдаемой реке-пункте

  • 6.9.1 Входными данными, характеризующими каждую водохозяйственную систему на наблюдаемой реке-пункте, являются:

• а) наименование водохозяйственной системы на реке-пункте;

• б) тип объекта водохозяйственной системы, определяется по таблице Д.10;

• в) пространственное описание объектов водохозяйственной системы, представленное в виде географических координат (долгота и широта);

• г) площадь водохозяйственной системы, км²;

• д) периметр водохозяйственной системы, м;

• е) полезный объем водохозяйственной системы, км³;

• ж) средняя глубина водохозяйственной системы, м.

• 6.9.2 При отсутствии необходимых сведений по всем водохозяйственным системам на этапе формирования базового обучающего множества вместо параметров, указанных в 6.9.1, допускается использовать следующие обобщенные статистические параметры, характеризующие реку-пункт:

• а) общая площадь водохранилищ на реке-пункте;

• б) общий периметр водохранилищ на реке-пункте;

• в) средняя глубина водохранилищ на реке-пункте;

• г) полезный объем водохранилищ на реке-пункте.

• 6.10 Входными данными, характеризующим контролируемый НП, являются:

• а) наименование субъекта Российской Федерации;

• б) наименование муниципального района (городского округа);

• в) наименование НП;

• г) координаты административной границы НП (долгота и широта), град.;

• д) тип НП, определяется по таблице Д.15;

• е) расположение НП относительно реки, определяется по таблице Д.16;

• ж) удаление НП от реки, км;

• и) площадь территории НП, км²;

• к) высота НП над уровнем моря, м;

• л) расстояние от НП до истока реки-пункта, км;

• м) численность населения НП, чел.;

• н) количество биологических активов в НП, ед.;

• п) количество зданий (сооружений) соответствующих типов: жилые многоэтажные, жилые 1-, 2-этажные, производственные, социального назначения, сооружения инфраструктуры, ед.;

• р) плотность застройки НП, %;

• с) доля промышленной застройки НП;

• т) доля городской застройки НП.

• 6.11 Входные данные, характеризующие гидрологическую обстановку и данные об объектах, ее формирующих, на наблюдаемой реке-пункте

  • 6.11.1 Для каждой НТ следует указывать геофизические показатели ПМГО и формируемые ими общие сведения о гидрологической обстановке на наблюдаемых участках реки-пункта, расположенных в границах водосбора (не менее одного на каждую 1000 км его длины) перед контролируемым НП и после него.

  • 6.11.2 Геофизическими показателями каждого ПМГО и формируемыми им общими сведениями о гидрологической обстановке на каждом участке наблюдаемой реки-пункта, являются:

• а) наименование (идентификационный номер) ПМГО;

• б) географические координаты расположения ПМГО (долгота и широта), град.;

• в) тип ПМГО, определяется по таблице Д.23;

• г) высота ПМГО над уровнем моря, м;

• д) глубина воды в реке на нулевой отметке (уровень воды в реке при значении нуль графика наблюдений) ПМГО, м;

• е) уровни воды в границах ПМГО, характеризующие НЯ и ОЯ, м;

• ж) среднесезонные и максимальные уровни воды в границах ПМГО для зимнего, весеннего, летнего и осеннего периодов, м;

• и) среднесезонные и максимальные расходы воды в границах ПМГО для зимнего, весеннего, летнего и осеннего периодов, м³/(с • км²);

• к) максимальное и минимальное значения скорости течения реки в границах ПМГО, м/с;

• л) максимальное и среднегодовые значения стока воды в границах ПМГО, мм;

• м) максимальное и минимальное значения напора воды в границах ПМГО, м;

• н) максимальное и минимальное значения температуры воды реки в границах ПМГО, °C;

• п) максимальное и минимальное значения площади сечения створа реки в границах ПМГО, м²;

• р) максимальное и минимальное значения приведенной длины створа реки в границах ПМГО, м;

• с) максимальное и минимальное значения приведенной глубины створа реки в границах ПМГО, м;

• т) приведенная длина дна створа реки в границах ПМГО, м;

• у) тип живого сечения створа реки в границах ПМГО, определяется по таблице Д.18.

• 6.12 Входные данные, характеризующие гидрологическую обстановку на наблюдаемых
  
  участках (в границах каждого ПМГО) реки-пункта

  6.12.1 Для каждой НТ следует указывать исторические данные, характеризующие гидрологическую обстановку на наблюдаемой реке-пункте, формируемую каждым ПМГО, расположенным в границах водосбора (не менее одного на каждую 1000 км его длины) перед контролируемым НП и после него.

• 6.12.2 Входными данными, характеризующими гидрологическую обстановку на наблюдаемых участках реки-пункта, являются:

• а) дата и время наблюдения гидрологической обстановки на участке реки-пункта;

• б) наименование (идентификационный номер) ПМГО;

• в) уровень подъема воды, м;

• г) расход потока воды, м³/(с • км²);

• д) длина створа реки, м;

• е) площадь живого сечения створа реки, м²;

• ж) скорость течения, м/с;

• и) состояние поверхности акватории, определяется по таблице Д.20;

• к) направление течения, град.;

• л) температура воды, °C;

• м) плотность воды, кг/м³;

• н) показатели испарения воды, %;

• п) показатели потерь стока на инфильтрацию, %.

• 6.12.3 Гидрологические параметры следует подготавливать по каждому району наблюдения (участкам водосбора, до и после контролируемого НП) на дату и время (завершения периода) наблюдения:

• - для МКП — значения соответствующих гидрологических параметров приводятся на период наблюдения с шагом — каждые 3 ч: начало — 27 ч до даты и времени (завершения периода) наблюдения; окончание — 51 ч до даты и времени наблюдения наводнения;

• -для МСП — значения соответствующих гидрологических параметров приводятся на весь период наблюдения с шагом — каждые сутки: начало— 10-е сутки до даты (завершения периода) наблюдения; окончание — 20-е сутки до даты наблюдения.

• 6.13 Входные данные, характеризующие метеорологическую обстановку, и данные
  
  об объектах, ее формирующих, на НТ

  6.13.1 Для каждой НТ следует указывать геофизические показатели метеостанций и формируемые ими общие сведения о метеорологической обстановке в районах наблюдений — в границах водосбора (не менее одного на каждую 1000 км его длины), в контролируемом НП и после НП. При этом метеостанции должны быть расположены не далее чем в радиусе 25 км от указанных районов наблюдений.

• 6.13.2 Геофизическими показателями каждой метеостанции и формируемыми ей общими сведениями о метеорологической обстановке в районе наблюдения являются:

• а) наименование (идентификационный номер) метеостанции;

• б) географические координаты расположения метеостанции (долгота и широта), град.;

• в) тип метеостанции, определяется по таблице Д.23;

• г) максимальные и минимальные значения температуры воздуха за зимний, весенний, летний и осенний периоды наблюдения, °C;

• д) максимальные и минимальные значения количества выпавших осадков за зимний, весенний, летний и осенний периоды наблюдения, мм;

• е) максимальные и минимальные значения скорости ветра за зимний, весенний, летний и осенний периоды наблюдения, м/с;

• ж) максимальные и минимальные значения влажности воздуха за зимний, весенний, летний и осенний периоды наблюдения, %;

• и) максимальные и минимальные значения влажности почвы за зимний, весенний, летний и осенний периоды наблюдения, %;

• к) максимальные и минимальные значения интенсивности снеготаяния за зимний и весенний периоды наблюдения, мм/сут.;

• л) максимальные и минимальные значения глубины промерзания почвы к началу периода снеготаяния за осенний, зимний и весенний периоды наблюдения, м;

• м) максимальные и минимальные значения высоты снежного (ледяного) покрова к началу снеготаяния за осенний, зимний и весенний периоды наблюдения, м;

• н) максимальные и минимальные значения запаса воды в снежном покрове за осенний, зимний и весенний периоды наблюдения, мм.

• 6. 14 Входные данные, характеризующие метеорологическую обстановку в районах наблюдений на НТ

  • • 6.14.1 К наборам данных, характеризующим метеорологическую обстановку в районах наблюдений на НТ, относятся:

• - входные данные, характеризующие метеорологическую обстановку в стандартный срок наблюдения в течение суток;

• - входные данные, характеризующие метеорологическую обстановку за сутки.

• 6.14.2 Входными данными, формируемыми в каждом районе наблюдения на НТ, характеризующими метеорологическую обстановку в стандартный срок наблюдения в течение суток, являются:

• а) дата и время наблюдения метеопараметров;

• б) наименование (идентификационный номер) метеостанции;

• в) температура воздуха, °C;

• г) атмосферное давление, мм рт. ст.;

• д) барическая тенденция, мм рт. ст.;

• е) относительная влажность воздуха, %;

• ж) направление ветра, град.;

• и) скорость ветра, м/с;

• к) максимальные значения порывов ветра, м/с;

• л) облачность, %;

• м) атмосферная видимость, км;

• н) температура точки росы, °C;

• п) тип осадков, определяется по таблице Д.ЗЗ;

р) количество осадков, выпавших за предыдущую дневную или ночную половину суток в зависимости от наблюдаемой единицы времени, мм;

с) минимальная температура почвы, °C;

т) влажность почвы (грунта), %;

у) состояние поверхности почвы, определяется по таблице Д.37;

ф) высота снежного покрова, см.

В МКП значения соответствующих метеопараметров следует подготавливать по каждому району наблюдения на дату и время (завершения периода) наблюдения с шагом (рекомендуемый — 3 ч), соответствующим стандартному сроку наблюдения: начало — дата и время (завершения периода) наблюдения наводнения; окончание — 51 ч от даты и времени наблюдения.

• 6.14.3 Для оптимизации сбора статистических данных в МКП время наблюдения показателей наводнения при паводке, приведенных в 6.6.1, должно совпадать с временем предоставления входных данных, характеризующих метеорологическую и гидрологическую обстановки в стандартный срок наблюдения в течение суток, полученных с соответствующих территорий районов наблюдений — участков водосборов рек-пунктов, в границах НП и за пределами НП.

• 6.14.4 Входными данными, характеризующими метеорологическую обстановку за сутки, в каждом районе наблюдения на НТ являются:

• а) дата и время формирования метеоданных;

• б) наименование (идентификационный номер) метеостанции;

• в) преобладающая температура воздуха ночью;

• г) преобладающая температура воздуха днем;

• д) максимальная температура воздуха ночью;

• е) максимальная температура воздуха днем;

• ж) количество осадков.

Данные, характеризующие метеорологическую обстановку за сутки, следует подготавливать:

• - для МКП — на период: начало — 3-е сутки до даты и времени (завершения периода) наблюдения; окончание — 10-е сутки до даты наблюдения;

• - для МСП — на период: начало — дата (завершения периода) наблюдения; окончание — 20-е сутки до даты наблюдения.

• 6.15 Входными данными, характеризующими ландшафт местности и почву в пределах границ НП и участков водосбора наблюдаемой реки-пункта, являются:

• а) тип ландшафта местности;

• б) тип преобладающих почвогрунтов местности;

• в) преобладающий состав почвогрунтов местности.

• 6.16 Обработка собранных данных для формирования обучающего множества ПАМ-НВ

  • 6.16.1 На базе сформированных изначально не обработанных входных данных подготавливаются необходимые наборы данных для обучающего множества ПАМ-НВ.

Для формирования обучающего множества указанные наборы данных подлежат обработке, после чего на базе уже обработанных данных осуществляется сборка обучающих примеров моделей.

В результате обработки каждый параметр обучающего примера должен быть приведен к бинарному или дискретному виду.

• 6.16.2 Отдельные входные данные [например, дата и время наблюдения; географические координаты полигонов (объектов); максимальные (минимальные) значения параметров и др.] используются только для сборки обучающих примеров, проверки достоверности входных данных и не подлежат обработке байесовским классификатором.

• 6.16.3 Обработка параметров возникновения и развития наводнения вследствие паводка на НТ

Значения параметров, приведенных в 6.6.1:

• - в перечислениях а), б), в) обработке не подлежат, т. к. значения данных параметров предназначены для сборки входных данных в обучающие примеры моделей;

• - в перечислении г) значение указанного параметра с учетом значения в перечислении а) преобразуется в значения параметров — «в НП, уровень подъема воды превысил уровень «НЯ» — за каждые последующие 3 ч периода наблюдения (на 3, 6, 9, 12, 18, 21, 24 ч)» и «в НП уровень подъема воды превысил уровень «НЯ» — за каждые сутки периода наблюдения (1—10-е сутки)», которые не требуют преобразований, т. к. они имеют бинарный вид;

• - в перечислении д) значение указанного параметра с учетом значения в перечислении а) преобразуется в значения параметров — «в НП уровень подъема воды превысил уровень «ОЯ» — за каждые последующие 3 ч периода наблюдения (на 3, 6, 9, 12, 18, 21, 24 ч)» и «в НП уровень подъема воды превысил уровень «ОЯ» — за каждые сутки периода наблюдения (1—10-е сутки)», не требуют преобразований, т. к. они имеют бинарный вид;

• - в перечислении е) значение указанного параметра с учетом значения в перечислении а) преобразуется в значение параметра — «наводнение в НП сопровождалось катастрофическим затоплением местности за каждые сутки периода наблюдения (1—10-е сутки)», не требует преобразования, т. к. он имеет бинарный вид;

• - в перечислении ж) значение указанного параметра с учетом значения в перечислении а) преобразуется в значения параметров — «фактическая площадь затопления в границах КТ — за каждые последующие 3 ч периода наблюдения (на 3, 6, 9, 12, 18, 21,24 ч)», «фактическая площадь затопления в границах КТ — за каждые сутки периода наблюдения (1—10-е сутки)», не требуют преобразований, т. к. они используются для подготовки параметров (ответов) гипотез моделей;

• - в перечислении и) значения указанных параметров не требуют преобразований, т. к. они не используются для подготовки обучающего множества;

• - в перечислении к) следует обрабатывать путем группировки согласно справочнику, сформированному с использованием формулы Стерджесса, приведенной в приложении Г.

При формировании прогноза наблюдения при отсутствии фактического уровня подъема воды подается его расчетное значение, определяемое по формуле (Б.1) приложения Б.

• 6.16.4 Данные, характеризующие основные параметры наводнения, следует подготавливать в обязательном порядке по каждому наблюдаемому наводнению, при паводке, вызванном обильными дождями, на каждой НТ по состоянию на дату и время наблюдения, когда выявлено событие подъема воды выше отметки уровня ОЯ на ПМГО, расположенном перед контролируемым НП. Отражение состояния основных параметров наблюдаемого наводнения за указанный период принимается за единицу наблюдения наводнения на НТ.

По каждому наблюдаемому наводнению рекомендуется подготавливать его основные параметры по состоянию на 3, 6, 9, 12, 15, 18, 21 и 24 ч с момента его возникновения.

Остальные входные данные для МКП следует подготавливать относительно каждой единицы наблюдения наводнения на НТ.

• 6.17 Обработка параметров, характеризующих реку-пункт

  • 6.17.1 Значения параметров, приведенных в 6.7.1:

• - в перечислениях а), б) обработке не подлежат, т. к. значения данных параметров предназначены для сборки входных данных в обучающие примеры моделей;

• - в перечислениях в), г), д)—ж), и), к), п)—р) подлежат обработке методом их статистической группировки согласно справочникам, приведенным в таблицах Д.1, Д.2, Д.3, Д.4, Д.5, Д.6 соответственно;

• - в перечислениях м) и н) подлежат группировке согласно справочникам, сформированным с использованием формулы Стерджесса, приведенной в приложении Г;

• - в перечислении л) преобразуется в значение параметра — «сектор направления течения реки-пункта» как разница значений соответствующих дирекционных углов и подлежит группировке согласно справочнику, сформированному с использованием формулы Стерджесса, приведенной в приложении Г;

• - в перечислениях с), т) подлежат группировке согласно справочникам, сформированным с использованием формулы Стерджесса, приведенной в приложении Г.

• 6.18 Обработка параметров, характеризующих водосбор реки-пункта

  • 6.18.1 Значения параметров, приведенных в 6.8:

• - в перечислении а) обработке не подлежит, т. к. значения данного параметра предназначены для сборки входных данных в обучающие примеры моделей;

• - в перечислениях б)—г), ж) подлежат обработке методом их статистической группировки согласно справочникам, приведенным в таблицах Д.7, Д.9 соответственно;

• - в перечислении д) подлежит переводу в единицы измерения промилле (%о) и группировке согласно справочнику, сформированному с использованием формулы Стерджесса, приведенной в приложении Г;

• - в перечислении е) подлежит переводу в единицы измерения промилле (%о) и обработке методом их статистической группировки согласно справочнику, приведенному в таблице Д.8;

• - в перечислениях и)—п) применяются для подготовки расчетных гидроморфологических показателей реки-пункта согласно приложению А.

• 6.19 Обработка параметров, характеризующих водохозяйственные системы на реке-пункте

  • 6.19.1 Значения параметров, приведенных в 6.9.1:

• - в перечислении а) подлежат перебору все представленные на реке-пункте водохозяйственные системы по критерию наибольшего значения параметра, приведенного в перечислении ж), определенное значение параметра — «наименование преобладающей водохозяйственной системы на реке-пункте» обработке не подлежит, т. к. значение данного параметра предназначено для сборки входных данных в обучающие примеры моделей;

• - в перечислении б) подлежат перебору все представленные на реке-пункте водохозяйственные системы по критерию наибольшего значения параметра, приведенного в перечислении ж), определенное значение параметра — «тип преобладающей водохозяйственной системы на реке-пункте» подлежит обработке методом их статистической группировки согласно справочнику, приведенному в таблице Д.10;

• - в перечислении в) обработке не подлежит, т. к. значения данного параметра предназначены для сборки входных данных в обучающие примеры моделей;

• - в перечислениях г), д), е) подлежат обработке путем суммирования всех значений площадей, периметров и полезных объемов водохозяйственных систем на реке-пункте соответственно, с получением соответствующих значений показателей — «общая площадь водохозяйственных систем на реке-пункте», «общий периметр водохозяйственных систем на реке-пункте», «полезный объем водохозяйственных систем на реке-пункте», которые подлежат обработке методом их статистической группировки согласно справочникам, приведенным в таблицах Д.11, Д.12, Д.13 соответственно;

• - в перечислении ж) подлежат обработке путем определения отношения значения параметра «полезный объем водохозяйственных систем на реке-пункте» к значению параметра «общая площадь водохозяйственных систем на реке-пункте», который подлежит обработке методом их статистической группировки согласно справочнику, приведенному в таблице Д.14.

• 6.20 Обработка параметров, характеризующих контролируемые НП

  • 6.20.1 Значения параметров, приведенных в 6.10:

• - в перечислениях а)—г) обработке не подлежат, т. к значения данных параметров предназначены для сборки входных данных в обучающие примеры моделей;

• - в перечислении д) определяется по наибольшему критерию значения параметра, приведенного в перечислении и) или м), который подлежит обработке методом их статистической группировки согласно справочнику, приведенному в таблице Д.15;

• - в перечислениях и) и м), е), к) подлежат обработке методом их статистической группировки согласно справочникам, приведенным в таблицах Д.15, Д.16 и Д.17 соответственно;

• - в перечислениях ж), л), н), п), р) подлежат группировке согласно справочникам, сформированным с использованием формулы Стерджесса, приведенной в приложении Г;

• - в перечислениях с), т) подлежат преобразованию в значения параметра «отношение промышленной застройки к городской застройке НП», который подлежит группировке согласно справочнику, сформированному с использованием формулы Стерджесса, приведенной в приложении Г.

• 6.21 Обработка входных данных, характеризующих гидрологическую обстановку, и данных об объектах, ее формирующих, на наблюдаемой реке-пункте

  • 6.21.1 Обработка геофизических показателей каждого ПМГО и формируемых им общих сведений о гидрологической обстановке

Значения параметров, приведенных в 6.11.2:

• - в перечислениях а), б), в) обработке не подлежат, так как значения данных параметров предназначены для сборки входных данных в обучающие примеры моделей;

• - в перечислениях г), у) подлежат обработке методом их статистической группировки согласно справочникам, приведенным в таблицах Д.17 и Д.18 соответственно;

• - в перечислении д) обработке не подлежат, применяют в формуле (Б.1) приложения Б для определения расчетного параметра «уровень подъема воды»;

• - в перечислении е) обработке не подлежат, применяются для определения уровней подъема воды в реке, соответствующих уровням «НЯ» и «ОЯ», осуществляются методом сравнения фактических (расчетных) и пороговых значений параметров;

• - в перечислениях ж)—т) обработке не подлежат, применяются для контроля достоверности и проверки качества мониторинговых необработанных гидрологических данных, а также для подготовки расчетных гидроморфологических характеристик реки-пункта.

• 6.21.2 Обработка входных данных, характеризующих гидрологическую обстановку на наблюдаемых участках реки-пункта

Значения параметров, приведенных в 6.12.2:

• - в перечислении а), б) обработке не подлежат, так как значения данных параметров предназначены для сборки входных данных в обучающие примеры модели;

• - в перечислении в) с учетом значения в перечислении а) преобразуются в значения параметров — «уровень подъема воды — за каждые последующие 3 ч периода наблюдения» и «уровень подъема воды — максимальный, за каждые сутки периода наблюдения», и подлежат обработке методом их статистической группировки согласно справочнику, приведенному в таблице Д.25;

• - в перечислении г) с учетом значения в перечислении а) преобразуются в значения параметров — «расход потока воды — за каждые последующие 3 ч периода наблюдения» и «расход потока воды — усредненный, за каждые сутки периода наблюдения», и подлежат обработке методом их статистической группировки согласно справочнику, приведенному в таблице Д.24;

• - в перечислении д) с учетом значения в перечислении а) преобразуются в значения параметров — «длина створа реки — за каждые последующие 3 ч периода наблюдения» и «длина створа реки — максимальная, за каждые сутки периода наблюдения», и подлежат группировке, согласно справочнику, сформированному с использованием формулы Стерджесса, приведенной в приложении Г;

• - в перечислении е) с учетом значения в перечислении а) преобразуются в значения параметров — «площадь живого сечения створа реки — за каждые последующие 3 ч периода наблюдения» и «площадь живого сечения створа реки — максимальная, за каждые сутки периода наблюдения», и подлежат группировке, согласно справочнику, сформированному с использованием формулы Стерджесса, приведенной в приложении Г;

• - в перечислении ж) с учетом значения в перечислении а) преобразуются в значения параметров — «скорость течения — за каждые последующие 3 ч периода наблюдения» и «скорость течения — максимальная, за каждые сутки периода наблюдения», и подлежат обработке методом их статистической группировки согласно справочнику, приведенному в таблице Д.25;

• - в перечислении и), к), м), н) подлежат обработке методом их статистической группировки согласно справочникам, приведенным в таблицах Д.20, Д.21, Д.25 и Д.22 соответственно;

• - в перечислении п) подлежит группировке согласно справочнику, сформированному с использованием формулы Стерджесса, приведенной в приложении Г.

• 6.22 Обработка входных данных, характеризующих метеорологическую обстановку, и данных об объектах, ее формирующих, на наблюдаемой реке-пункте

  • 6.22.1 Обработка геофизических показателей каждой метеостанции и формируемых ей общих сведений о метеорологической обстановке в районе наблюдения

Значения параметров, приведенных в 6.13.2:

• - в перечислении а), б), в) обработке не подлежат, т. к. значения данных параметров предназначены для сборки входных данных в обучающие примеры моделей;

• - в перечислении г)—н) обработке не подлежат, применяются для контроля достоверности и проверки качества мониторинговых необработанных метеорологических данных.

• 6.22.2 Обработка входных данных, характеризующих метеорологическую обстановку в стандартный срок наблюдения в течение суток

Значения параметров, приведенных в 6.14.2:

• - в перечислении а), б) обработке не подлежат, т. к. значения данных параметров предназначены для сборки входных данных в обучающие примеры модели;

• - в перечислениях в), г) и д), е), ж), и) и к), л,) м), н), п), р), с), т), у) подлежат обработке методом их статистической группировки согласно справочникам, приведенным в таблицах Д.26, Д.27, Д.28, Д.21, Д.29, Д.30, Д.31, Д.32, Д.ЗЗ, Д.34, Д.35, Д.36, Д.37 соответственно;

• - в перечислении ф) подлежит группировке согласно справочнику, сформированному с использованием формулы Стерджесса, приведенной в приложении Г.

• 6.22.3 Обработка параметров, характеризующих метеорологическую обстановку с суточным шагом наблюдения

Значения параметров, приведенных в 6.14.4:

• - в перечислении а), б) обработке не подлежат, т. к. значения данных параметров предназначены для сборки входных данных в обучающие примеры моделей;

• - в перечислениях в)—е), ж) подлежат обработке методом их статистической группировки согласно справочникам, приведенным в таблицах Д.26, Д.ЗЗ соответственно.

• 6.23 Формирование расчетных гидроморфологических параметров, характеризующих водную систему, и расчетных параметров зоны затопления местности при паводке, вызванном обильными осадками

  • 6.23.1 Расчетные гидроморфологические параметры, характеризующие водную систему, предназначены для типизации рек-пунктов, участков их водосборов, расположенных на них водохозяйственных систем, а также для типизации параметров паводковой гидрологической обстановки на реках-пунктах.

  • 6.23.2 К расчетным гидроморфологическим параметрам, характеризующим водную систему, относятся:

• а) средневзвешенный уклон водотока, определяемый по формуле (А.4);

• б) средний уклон водосбора, определяемый по формуле (А.5);

• в) средний уклон склонов водосбора, определяемый по формуле (А. 11);

• г) средняя высота водосбора, определяемая по формуле (А.6);

• д) относительная лесистость общей площади водосбора, определяемая по формуле (А.7);

• е) относительная заболоченность водосбора общей площади водосбора, определяемая по формуле (А.8);

• ж) относительная озерность водосбора общей площади водосбора, определяемая по формуле (А.9);

• и) закарстованность общей площади водосбора, определяемая по формуле (А. 10);

• к) густота речной сети водосбора, определяемая по формуле (А. 12);

• л) густота русловой сети водосбора, определяемая по формуле (А. 13);

• м) средний слой стока, определяемый по формуле (А. 14);

• н) уклон русла реки-пункта, определяемый согласно перечислению ж) подраздела 6.8 по таблице Д.5;

• п) сборный коэффициент стока реки-пункта, определяемый по формулам (А.42) и (А.43);

• р) характеристика шероховатости речного русла, определяемая по таблице Д.43;

• с) морфологическая характеристика русла реки-пункта, определяемая по формуле (А.41);

• т) гидроморфологическая характеристика склонов водосбора, определяемая по формулам (А.45) и (А.46);

• у) расчетный максимальный расход воды в реке-пункте при дождевых паводках, определяемый по формулам (А.24), (А.31), (А.36), (А.39);

• ф) индекс паводковой опасности территории, определяемый по формуле (А. 16).

Параметры в перечислениях а)—т) подлежат группировке согласно справочникам, сформированным с использованием формулы Стерджесса, приведенной в приложении Г.

• 6.23. 3 Расчетными параметрами, характеризующими зону затопления НТ за каждую единицу наблюдения в моделях МКП и МСП ПАМ-НВ, являются:

• а) расчетный уровень подъема воды при затоплении КТ — за каждые последующие 3 ч периода наблюдения, м, определяется по формуле (Б.1) приложения Б;

• б) расчетный уровень подъема воды при затоплении КТ — за каждые сутки периода наблюдения, м, определяется по формуле (Б.1) приложения Б;

• в) расчетная площадь затопления КТ — за каждые последующие 3 ч периода наблюдения, м², определяется по формуле (Б.31) приложения Б;

• г) расчетная максимальная площадь затопления КТ — за каждые сутки периода наблюдения, м², определяется по формуле (Б.31) приложения Б;

• д) расчетная площадь КТ, м², определяется по формуле (Б.32) приложения Б;

• е) длина кривой свободной поверхности потока каждого /-го лога зоны затопления КТ, определяется по формуле (Б.30) приложения Б;

• ж) тип кривой свободной поверхности потока на участке каждого /-го лога зоны затопления КТ, определяется согласно Б.8.4 приложения Б;

• и) гидродинамическое давление на сооружения, расположенные в каждом /-м логе зоны затопления КТ, Па, определяется по формуле (Б.33) приложения Б;

• к) поперечное сечение, обеспечивающее отвод потока с каждого /-го лога зоны затопления КТ, м², определяется по формуле (Б.34) приложения Б.

• 6.23. 4 Обработка расчетных параметров, характеризующих зону затопления НТ (КТ) за каждую единицу наблюдения

Значения параметров, приведенных в 6.23.3:

• - в перечислении а), б) подлежат группировке совместно с фактическими параметрами согласно справочникам, сформированным с использованием формулы Стерджесса, приведенной в приложении Г;

• - в перечислении в), г) обработке не подлежат, т. к. используются для подготовки параметров (ответов) гипотез МСП и МКП;

• - в перечислении д), е), и), к) подлежат группировке согласно справочникам, сформированным с использованием формулы Стерджесса, приведенной в приложении Г;

• - в перечислении ж) подлежит обработке методом статистической группировки согласно справочнику, приведенному в таблице Д.41.

• 6.24 Обработка расчетных параметров, характеризующих ландшафт местности и почву в пределах границ НП и участков водосбора наблюдаемой реки-пункта

Значения параметров, приведенных в 6.15:

• - в перечислении а) преобразуются в значения параметров — «тип рельефа местности НП» и «тип рельефа местности участка водосбора», которые подлежат обработке методом статистической группировки согласно справочнику, приведенному в таблице Д.38;

• - в перечислении б) преобразуются в значения параметров — «тип преобладающих почвогрунтов местности в НП» и «тип преобладающих почвогрунтов на участке водосбора», которые подлежат обработке методом статистической группировки согласно справочнику, приведенному в таблице Д.39;

• - в перечислении в) преобразуются в значения параметров — «преобладающий состав почвогрунтов местности в НП» и «преобладающий состав почвогрунтов на участке водосбора», которые подлежат обработке методом статистической группировки согласно справочнику, приведенному в таблице Д.40.

• 6.25 Сборка обработанных данных в обучающие примеры моделей ПАМ-НВ
  
  6.25.1 Общие требования к базовому обучающему множеству ПАМ-НВ

  6.25.1.1 В результате сбора и обобщения исходных данных должна быть подготовлена изначальная статистическая база данных ПАМ-НВ, упорядоченная в части ведения исторической и мониторинговой информации по дате и времени наблюдений.

  • 6.25.2 При последующей обработке входных данных необходимо подготовить базовое обучающее множество по каждой модели ПАМ-НВ, представляющее собой наборы данных, предназначенных для обработки с применением байесовского классификатора, упорядоченных по дате (и времени) наблюдений в табличной форме:

• - по вертикали — в столбцы (поля);

• - по горизонтали — в строки (записи).

Каждая строка (запись) является обучающим примером модели.

Совокупность обучающих примеров является обучающим множеством модели.

Необходимые наборы данных и параметры, входящие в состав каждого обучающего примера для моделей прогнозирования, предназначенные для обработки байесовским классификатором, приведены в таблице 1.

Таблица 1 — Структура обучающих примеров для моделей ПАМ-НВ

Продолжение таблицы 1

Продолжение таблицы 1

Продолжение таблицы 1

Окончание таблицы 1

• 6.26 Обработка обучающих примеров с применением байесовского классификатора при обучении ПАМ-НВ

На этапе предварительного обучения моделей ПАМ-НВ должны быть подготовлены наборы данных, необходимые для сборки обучающих примеров моделей, в объеме:

• - для МКП — не менее 21 обучающего примера затопления НТ, в границах которых расположены контролируемые НП, при паводке, вызванном обильными осадками;

• - для МСП — не менее 20 обучающих примеров, когда за наблюдаемый период времени были зарегистрированы затопления НТ (территорий НП), вследствие паводка, вызванного обильными осадками, а также не менее 20 обучающих примеров, когда за наблюдаемый период времени не было зарегистрировано ни одного затопления НТ (территорий НП).

Обучающие примеры в указанном объеме предназначены для обеспечения функциональных возможностей ПАМ-НВ и не обеспечивают качество (уровень достоверности) формируемых моделями прогнозов. В дальнейшем в процессе функционирования ПАМ-НВ количество обучающих примеров должно постоянно наращиваться.

• 7 Выбор байесовского классификатора, описание и подготовка гипотез

  • 7.1 При выборе байесовского классификатора необходимо учитывать, что алгоритм классификации должен быть оптимизирован для обработки большого объема входных и выходных данных.

  • 7.2 Вновь разрабатываемые методы байесовского анализа перед применением в ПАМ-НВ должны пройти процедуру подтверждения их достоверности. Вероятностной оценке с использованием выбранного байесовского классификатора подлежат гипотезы моделей ПАМ-НВ.

  • 7.3 Описание гипотез и соответствующих им параметров (ответов)
    
    7.3.1 Подготовка параметров (ответов) гипотез для МКП

    Для МКП параметры (ответы) гипотез должны быть рассчитаны на основе сравнения фактических значений наблюдаемых параметров — площади затопления НТ при паводке с расчетным значением указанного параметра.

По каждому наблюдаемому параметру, подлежащему в дальнейшем оценке с применением байесовского классификатора, необходимо сформировать гипотезы, в которых параметры (ответы):

• - по гипотезе № 1 отражают результаты сравнения фактических значений параметра в наблюдаемые дату и время с расчетными значениями данного параметра;

• - по остальным гипотезам отражают результаты сравнения отклонений фактических значений параметра в наблюдаемые дату и время от расчетных значений данного параметра на 5 %, 10 %, 15 %, 20 %, 25 %, 30 %, 35 %, 40 %, 45 %, 50 %, 55 %, 60 %, 65 %, 70 %, 75 %, 80 %, 85 %, 90 %, 95 % в меньшую и большую стороны.

Для этого при подготовке каждого обучающего примера предварительно должно быть рассчитано отклонение фактического значения параметра в наблюдаемые дату и время от расчетного значения данного параметра в процентах. После этого значение полученного отклонения должно быть округлено до ближайшего числа, кратного 5.

Пример

Фактическое значение наблюдаемой площади затопления НТ составляет 5,4 км²; расчетное значение площади затопления НТ — 4,2 км².

Отклонение фактического значения площади затопления НТ от расчетного значения данного показателя составляет 21,4 % в большую сторону. Округлив указанное значение до ближайшего числа, кратного 5, получим отклонение 20% в большую сторону.

С учетом исходных данных и рассчитанного отклонения должны быть подготовлены гипотезы со следующими параметрами (ответами):

• Гипотеза 1 «Фактическое значение площади затопления НТ соответствует расчетному значению данного показателя» (5,4 км² = 4 км²) — «ЛОЖЬ»;

• Гипотеза 2 «Отклонение фактического значения площади затопления НТ от расчетного значения данного показателя составляет 5 % в меньшую сторону» (-5 % = 20%) — «ЛОЖЬ»;

• Гипотеза 3 «Отклонение фактического значения площади затопления НТ от расчетного значения данного показателя составляет 10% в меньшую сторону» (-10 % = 20 %) — «ЛОЖЬ»;

• Гипотеза 24 «Отклонение фактического значения площади затопления НТ от расчетного значения данного показателя составляет 20% в большую сторону» (20 % = 20 %) — «ИСТИНА»;

• Гипотеза 25 «Отклонение фактического значения площади затопления НТ от расчетного значения данного показателя составляет 25% в большую сторону» 25 % = 20 % — «ЛОЖЬ»;

Гипотеза 26 «Отклонение фактического значения площади затопления НТ от расчетного значения данного показателя составляет 30 % в большую сторону» 30% = 20 % — «ЛОЖЬ» и т. д.

• 7.3.2 В МКП вероятностной оценке с использованием байесовского классификатора подлежат гипотезы, приведенные в таблице 1.

Оценке подлежит базовый параметр — «площадь затопления местности, в границах которой расположен НП, за шаг периода наблюдения», представление которого в виде набора гипотез приведено в таблице 2.

На этапе обучения параметры (ответы) гипотез, приведенные в таблице 2, определяются путем сравнения параметра «площадь затопления КТ, в границах которой расположен НП, за шаг периода наблюдения» с параметром «расчетная площадь затопления НТ». При сравнении применяются значения соответствующих показателей без их обработки с использованием соответствующих справочников.

Таблица 2 — Перечень гипотез МКП за каждую единицу наблюдения

Окончание таблицы 2

Сведения о необходимом количестве обучающих примеров МКП для обеспечения минимальных требований ее функционирования приведены в 6.26.

• 7.3.3 В МСП вероятностной оценке с использованием байесовского классификатора подлежат гипотезы, приведенные в таблице 3.

Таблица 3 — Перечень гипотез МСП, за каждую единицу наблюдения (1 сутки)

В таблице 3 содержание каждой гипотезы приведено в прошедшем времени, используется на этапе обучения ПАМ-НВ, а содержание гипотезы — в будущем времени при прогнозировании соответствующих событий на новых значениях наблюдаемых параметров.

На этапе обучения ПАМ-НВ параметры (ответы) гипотез № 1 и № 2 МСП определяются на основе входных данных, характеризующих события за наблюдаемый период времени, перечень гипотез с указанием значений ответов гипотез, принимаемых в обучающих примерах, приведен в таблице 4.

Таблица 4 — Перечень гипотез МСП и их соответствие значениям ответов гипотез

На этапе обучения ПАМ-НВ параметры (ответы) гипотезы № 3, приведенной в таблице 3, определяются путем сравнения фактического параметра «максимальная площадь затопления местности НТ, в границах которого расположен НП, за шаг периода наблюдения (1 сутки)» с расчетным параметром «площадь максимального затопления НТ (КТ)» по аналогии с гипотезой МКП.

Сведения о необходимом количестве обучающих примеров МСП для обеспечения минимальных требований ее функционирования приведены в 6.26.

• 7.4 Оценку и проверку гипотез МКП и МСП, приведенных в таблицах 2 и 3, следует осуществлять по ответу (значению) гипотезы, соответствующему конкретной гипотезе, для которого апостериорная вероятность максимальна.

• 8 Прогнозирование событий с использованием байесовского классификатора, анализ и интерпретация результатов статистической обработки в ПАМ-НВ

  • 8.1 После обучения ПАМ-НВ начинается процесс прогнозирования событий с использованием соответствующих гипотез краткосрочной и среднесрочной моделей, на новых значениях наблюдаемых параметров — формирование прогнозов наблюдений.

Порядок сбора новых значений, наблюдаемых входных данных и их обработки при формировании каждого прогноза наблюдения должен соответствовать аналогичным процессам обучения модели ПАМ-НВ, за исключением следующих особенностей:

• а) параметры (ответы) гипотез (оценка апостериорных вероятностей гипотез) определяются байесовским классификатором;

• б) в качестве исходной точки начала (даты) наблюдения при формировании прогноза на новых наблюдаемых параметрах (обучающего примера) следует принимать:

• - для МКП — дату и время завершения периода наблюдения (периода в 24 ч), на которые составляется прогноз развития наводнения;

• - для МСП — крайнюю дату завершения периода (крайние 10-е сутки) наблюдения, на которые прогнозируется возможность возникновения и развития наводнения;

• в) в качестве окончания формирования прогноза наблюдения (обучающего примера) принимаются даты и время, имеющие тенденцию смещения назад на период прогнозирования и более, согласно данным, приведенным для соответствующих моделей и наборов данных в таблице 1.

Отдельные наборы данных, характеризующих метеорологическую обстановку, при прогнозировании событий следует подготавливать на основе соответствующих метеопрогнозов.

• 8.2 Шаг и глубина прогнозов наблюдений в ПАМ-НВ должны соответствовать следующим требованиям:

• - МКП: шаг прогнозирования — не более 3 ч; период прогнозирования — не менее 24 ч;

• - МСП: шаг прогнозирования — 1 сутки; период прогнозирования — не менее 10 суток.

• 8.3 Особенности прогнозирования событий в МКП

В МКП вероятностную оценку развития наводнения на КТ в течение суток следует осуществлять поэтапно.

• 1 На первом этапе осуществляется вероятностная оценка развития гидрологической обстановки на КТ — за каждую единицу наблюдения (3, 6, 9, 12, 15, 18, 21, 24 ч) прогноза, на основе полученных ответов гипотез № 1—39, при этом осуществляется выбор одной гипотезы, у которой значение соответствует максимальной оценке апостериорной вероятности (относительно всех представленных оценок апостериорных вероятностей гипотез № 1—39).

• 2 Определение прогнозируемой площади затопления на НТ через время, соответствующее шагу прогноза

Прогнозируемую площадь зоны затопления на КТ в единицу наблюдения следует определять на основе результатов статистической обработки в МКП и МСП (гипотезы № 3 в таблице 3) ПАМ-НВ в зависимости от выбранной гипотезы, имеющей максимальную вероятность:

• а) в случае если максимальную вероятность имеет гипотеза № 1 таблицы 1, то прогнозируемая площадь затопления на КТ при наводнении будет соответствовать расчетному значению данного показателя;

• б) в случае если максимальную вероятность имеет одна из гипотез № 2—20, то прогнозируемую площадь затопления КТ при наводнении S_HB, м², вычисляют по формуле

Shb=S^^C4(100 + D)/100, (1)

где S^r^C4 — расчетное значение площади затопления КТ, м²;

D — отклонение, %, соответствующее гипотезе № 2—20 таблицы 1, имеющей максимальную вероятность;

• в) в случае если максимальную вероятность имеет одна из гипотез № 21—39 таблицы 1, то прогнозируемую площадь затопления КТ при наводнении S_HB, м², вычисляют по формуле

Shb = ShI°⁴ (100-D)/100. (2)

• 3 Анализ и интерпретацию результатов расчета зоны затопления НП, расположенного в границах КТ, следует осуществлять с использованием ГИС ПАМ-НВ. В этих целях должны быть подготовлены цифровые карты, содержащие следующие пространственные и атрибутивные данные:

• - общие административные границы НП;

• - зоны затоплений местности в границах КТ(НТ) за каждую единицу наблюдения.

При этом средствами ГИС обеспечивается определение зоны затопления НП методом наложения полигона зоны затопления КТ и административной границы НП с последующим определением участка территории НП, оказавшегося в зоне затопления.

• 8.4 Порядок оценки уровней реализации угроз (возникновения событий) согласно гипотезам ПАМ-НВ

Уровни угроз, подлежащих вероятностной оценке соответствующими гипотезами (МСП — № 1—3) для подготовки параметров (ответов) гипотез, в составе обучающих примеров которых применялись бинарные значения, в результате их обработки специальным программным обеспечением с использованием байесовского классификатора в прогнозах представляют результат в численном диапазоне значений от 0 до 1.

Указанные значения гипотез подлежат их логическому преобразованию в модели для реализации дальнейших мер и управленческих решений.

При диапазонах принимаемых значений апостериорных вероятностей гипотезы:

• - 0—<0,5 — уровень реализации угрозы (возникновения события и т. п.) характеризуется как «низкий» и может не отображаться в выходных параметрах соответствующей модели;

• - >0,5—<0,7 — уровень реализации угрозы (возникновения события и т. п.) характеризуется как «средний» с указанием данной вероятностной оценки в выходных параметрах соответствующей модели;

• > 0,7—1 — уровень реализации угрозы (возникновения события и т. п.) характеризуется как «высокий» с указанием данной вероятностной оценки в выходных параметрах соответствующей модели.

• 8.5 Определение численности населения в зоне наводнения НП

  • 8.5.1 Наиболее значимой характеристикой, характеризующей зону затопления НП и влияющей на порядок и ход проведения эвакуационных и спасательных операций в НП, является численность населения A/”" , чел., попавшего в зону затопления, которую рекомендуется определять по формуле

' S^3T • h

_N„n ₌ ■£ здан, зд_э/ ₍₃₎

1 Рп/ж

где Ззд_ан — площадь затопленного здания, м²;

/? — этажность зданий и сооружений, м, для расчетов рекомендуется использовать среднюю высоту одного этажа — 3 м;

/ — жилые, социально значимые, административные и производственные здания, попавшие в зону затопления НП;

Рп/ж — параметр, характеризующий примерную расчетную площадь, приходящуюся на одного пострадавшего в зоне наводнения, м²/чел., принимается равным: - для жилых зданий — 10,5 м²/чел.;

• - для социально значимых и административных зданий — 15 м²/чел.;

• - для производственных объектов — 54 м²/чел.;

t — время суток, ч;

d'_t — доля населения, пребывающая в зависимости от времени суток в соответствующих зданиях и сооружениях, принимается равной:

• - при t = 0—7 ч: для жилых зданий — 0,75; для социально значимых и административных зданий — 0,05; для производственных зданий — 0,1;

• - при t = 8—19 ч: для жилых зданий — 0,3; для социально значимых и административных зданий — 0,15; для производственных зданий — 0,45;

• - при t = 20—24 ч: для жилых зданий — 0,45; для социально значимых и административных зданий — 0,15; для производственных зданий — 0,3.

• 8.5.2 Жилые, социально значимые, административные и производственные здания, попавшие в зону наводнения, следует определять с использованием цифровых карт и ГИС, содержащих пространственные и атрибутивные данные по объектам защиты НП на КТ.

• 9 Программная реализация и проверка ПАМ-НВ

  • 9.1 Этапы и содержание работ по программной реализации и проверке ПАМ-НВ, перечень наименований разрабатываемых документов на ПАМ-НВ и их комплектность, а также требования к содержанию указанных документов должны быть определены в техническом задании на разработку ПАМ-НВ.

При разработке программного обеспечения и рабочей конструкторской документации (далее — РКД) ПАМ-НВ рекомендуется применять национальные стандарты по предметной области 34-й серии ГОСТ «Комплекс стандартов на автоматизированные системы» и 19-й серии ГОСТ «Единая система программной документации» соответственно.

• 9.2 Проверку работоспособности и соответствия ПАМ-НВ функциональным требованиям необходимо осуществлять в ходе проведения опытной эксплуатации. Предусматриваются следующие стадии проверки ПАМ-НВ:

• - опытная эксплуатация на тестовых данных;

• - промышленная эксплуатация на данных объективного контроля территорий, поступающих с технических систем мониторинга в режиме времени, близком к реальному.

• 10 Опытная эксплуатация ПАМ-НВ

  • 10.1 На этапе опытной эксплуатации ПАМ-НВ осуществляется следующее.

• 1 Определение источников получения требуемых наблюдаемых параметров в режиме времени, близком к реальному (технические системы мониторинга гидрометеорологической обстановки и ДЗЗ, государственные и иные информационные системы и т. д.)

• 2 Сбор и обработка входных данных ПАМ-НВ

Сбор входных данных ПАМ-НВ осуществляется через ранее установленные источники получения данных в пилотных регионах.

В случае наличия частично недостающих и/или некачественных (неточных, противоречивых и т. п.) сведений они подлежат замене на синтетические данные, рассчитываемые с использованием методов статистической обработки данных или других методов.

Также осуществляется подготовка необходимых цифровых карт (НТ (КТ), контролируемых рек-пунктов, участков водосборов, водохозяйственных систем, рельефа местности, инфраструктуры НП, объектов защиты, зон затопления местности и т. д.).

• 3 Формирование обучающего множества на базе наблюдаемых параметров пилотных регионов, переобучение ПАМ-НВ

По мере накопления достоверных сведений в необходимом объеме и формирования на их базе обучающих примеров, обучающие примеры, содержащие синтетические данные, исключаются из обучающего множества и ПАМ-НВ подлежит переобучению.

• 4 Оценка качества прогнозов, при необходимости наращивание обучающего множества и дообучение ПАМ-НВ

Для оценки качества прогнозов 80 % собранных и обработанных достоверных данных пилотного региона (выбранных случайным образом) отводятся для формирования обучающего множества, 20 % — для подготовки тестового набора данных прогнозов наблюдений.

В случае, если качество прогнозов, подготовленных с использованием байесовского классификатора на тестовом наборе данных, составляет не менее 60 %, процесс опытной эксплуатации ПАМ-НВ на тестовых данных считается завершенным. В противном случае продолжается процесс наращивания обучающего множества на достоверных данных пилотного региона, дообучение ПАМ-НВ и оценка качества прогнозов. Указанный процесс повторяется до достижения требуемого качества прогнозов.

• 5 Проверка соответствия ПАМ-НВ предъявляемым в техническом задании требованиям, доработка по результатам проведения опытной эксплуатации программного обеспечения и РКД ПАМ-НВ

• 11 Промышленная эксплуатация ПАМ-НВ

  • 11.1 На этапе промышленной эксплуатации осуществляется сопряжение (организуется автоматизированный информационный обмен) ПАМ-НВ с источниками получения требуемых входных данных, определенных на этапе опытной эксплуатации, через АПК «Безопасный город».

В процессе применения ПАМ-НВ по назначению следует осуществлять непрерывный сбор и статистическую обработку новых наблюдаемых параметров в режиме времени, близком к реальному, с рекомендуемым шагом наблюдения 3 ч.

• 11.2 ПАМ-НВ должна автоматически архивировать данные наблюдений, а также обеспечивать их обработку при формировании новых прогнозов наблюдений.

• 11.3 В зависимости от источников получения требуемых наблюдаемых параметров следует определить временной интервал, в течение которого эти данные формируются в виде единицы наблюдения для последующей обработки, при этом указанный временной интервал их сбора и обработки не должен превышать 1 ч.

• 11.4 Для модели МСП ПАМ-НВ должны быть предусмотрены автоматические диагностические сообщения (сигналы) при выявлении высокого и среднего уровней угрозы наводнения на КТ при паводках, вызванных обильными осадками.

• 11.5 Непосредственные действия пользователей по применению ПАМ-НВ, в том числе при выявлении высокого и среднего уровней угроз наводнения на КТ, должны определяться отдельными регламентами и/или инструкциями.

Приложение А (рекомендуемое)

Порядок определения расчетных гидроморфологических параметров, характеризующих участки рек-пунктов

А.1 При определении расчетных гидроморфологических характеристик рек-пунктов необходимо применять следующие приемы расчетов:

• - при наличии данных гидрометрических наблюдений — непосредственно по этим данным;

• - при недостаточности данных гидрометрических наблюдений — путем приведения их к многолетнему периоду по данным рек-аналогов с более длительными рядами наблюдений;

• - при отсутствии данных гидрометрических наблюдений и невозможности сопоставления с приведенными реками-аналогами — по расчетным формулам с применением карт, основанных на совокупности данных наблюдений всей сети ПМГО соответствующего района или более обширной территории.

А.2 При выборе рек-аналогов необходимо учитывать следующие условия:

• - возможную географическую близость расположения водосборов;

• - сходство климатических условий;

• - однородность условий формирования стока, однотипность почв (грунтов) и гидрогеологических условий, по возможности близкую степень озерности, залесенности, заболоченности и закарстованности, согласно рекам-аналогам, приведенным в таблице Д.42;

• - площади водосборов должны отличаться не более чем в 10 раз, а их средние высоты (для горных рек) — не более чем на 300 м;

• - отсутствие факторов, существенно искажающих величину естественного речного стока (регулирование стока, сбросы, изъятие на орошение и другие нужды).

А.З Методы определения расчетных характеристик максимального стока дождевых паводков подразделяют на следующие:

• - при наличии одной или нескольких рек-аналогов, основные типы которых приведены в таблице Д.42;

• - при отсутствии рек-аналогов.

А.4 Выбор рек-аналогов для расчета гидроморфологических параметров, характеризующих водную систему, следует проводить с соблюдением условий

£/д0,56 _а £^0,56, (_А1)

JA⁰-⁵» J_a A_a°’⁵, (А.2)

где L и L_a — длина наблюдаемой реки-пункта и реки-аналога соответственно, км;

J и J_a — уклон водной поверхности наблюдаемой реки-пункта и реки-аналога, %₀;

А и А_а — площади водосборов исследуемой реки-пункта и реки-аналога соответственно, км².

А.5 Под площадью водосбора А, км², реки-пункта следует понимать территорию вдоль осевой линии русла от истоков до ближайшего ПМГО после НТ, на которой относительно высот в каждой точке данной осевой линии русла на приведенных перпендикулярных проекциях наблюдается постоянный подъем высот на местности.

При отсутствии данных площадь водосбора реки-пункта может быть определена по формуле

А = 0.58L¹’⁷⁸. (А.З)

А.6 Средневзвешенный уклон водотока (водосбора) 7_В %о, вычисляют по формуле

log/в =Х[(^^/0^|°9^//]. (А.4)

/=1

где Ij — частный средний уклон отдельных участков продольного профиля водотока (реки), %₀;

Lj — длина частных участков продольного профиля реки между точками перегиба, км, определяется как совокупность длин участков реки-пункта и участков ее разветвлений до истоков относительно осевой линии русла;

L — гидрографическая длина водотока (реки) до пункта наблюдений — гидропункта (гидропоста), расположенного после контролируемого НП, км;

п — количество участков реки-пункта и участков ее разветвления до истоков относительно осевой линии русла.

А.7 Средний уклон водосбора /_в, %о, представляет собой условный выровненный уклон ломаного профиля, эквивалентный сумме частных средних уклонов профиля водотока в горизонталях, и вычисляется по формуле

п

= П',''"'- (А.5)

1

А.8 Среднюю высоту водосбора Н_в, м над уровнем моря следует определять по гипсографической кривой водосбора или по формуле

(А.6)

где H_Bj H_Bj+] — высота поверхности горизонтального сечения участка водосбора (горизонтали), м;

АД. = F j + F_{B /+1} — площадь между двумя соседними горизонталями, км;

п — количество участков водосбора реки-пункта до НТ.

А.9 Относительную лесистость общей площади водосбора f_n, %, определяют отношением площади, занятой лесом, к общей площади водосбора (лес и кустарники на проходимых болотах в лесные угодья не включают)

f_n = А_л/А,

где А_л — площади территории, занятые лесом, расположенные на водосборе реки-пункта, км².

А. 10 Относительную заболоченность общей площади водосбора А_б, %, определяют отношением площади, занятой болотистой местностью, к общей площади водосбора

Г_б = A₆IA,

где А₆ — сумма площадей всей болотистой местности, расположенной на водосборе реки-пункта, км².

А. 11 Относительную озерность общей площади водосбора f₀₃, %, определяют отношением суммы площадей всех озер, расположенных на водосборе, к общей площади водосбора

^/оз ^{= д}_оз/А,

где А_оз — сумма площадей всех озер, расположенных на водосборе реки-пункта, км².

А. 12 Относительную закарстованность общей площади водосбора f_K, %, определяют отношением закарсто-ванной площади водосбора ко всей его площади

f_K = A_K/A, (А.10)

где А_к — закарстованная площадь водосбора, км².

А.13 Характеристику типа почвогрунтов, слагающих поверхность водосбора, следует определять по почвенным картам.

По механическому составу выделяют пять групп почвогрунтов: глинистые, суглинистые, песчаные, супесчаные, каменистые. При неоднородности почвогрунтов водосбора следует присваивать характеристику наибольшего параметра.

• А. 14 Характеристика рельефа:

• - равнинный — относительное колебание высот в пределах водосбора менее 200 м;

• - горный — относительное колебание высот на водосборе более 200 м.

А. 15 Средний уклон склонов водосбора i_ck %о, следует определять по картам (планам) в горизонталях, по формуле

i_ck= А/7-f/_у /Д (А.11)

к /=1 )

где Aft — общая разность высот сечения рельефа водосбора, м;

п

• — сумма длин измеренных горизонталей на /-х участках в пределах водосбора, км;

/=1

п — количество участков реки-пункта и участков ее разветвления до истоков относительно осевой линии русла.

• А. 16 Густоту речной сети водосбора р_р, км/км², следует определять как отношение суммарной длины всех водотоков реки-пункта на водосборе к общей площади водосбора

Рр= £// Ра

где /_;- — длины водотоков (впадающих рек, каналов, каналов и т. д.) реки, км.

А. 17 Густоту русловой сети водосбора р₀, км/км², следует определять как отношение суммарной длины речных долин, сухих русел, оврагов, балок и логов к общей площади водосбора

(А. 13)

где If — длины речных долин, сухих русел, оврагов, балок и логов реки-пункта, км.

• А. 18 Средний многолетний слой стока h₀ следует определять поданным рек-аналогов или интерполяцией по картам, построенным для исследуемого района с учетом последних лет наблюдений, по формуле (А. 14).

Среднее многолетнее значение стока (в модулях или слоях стока) для расчетного пункта на равнинной территории или при незначительно меняющемся рельефе определяют линейной интерполяцией между изолиниями стока, приведенными на рисунке А.З.

В случае пересечения водосбора реки-пункта несколькими изолиниями средневзвешенное значение стока вычисляют по формуле

h₀ = (fy ХЦ + h₂A₂+... + h_nA_n)/A, (А.14)

где h_v h₂.....h_n — средние значения стока между соседними изолиниями, пересекающими водосбор;

Ар А₂.....А_п — соответствующие площади водосбора между изолиниями карты;

А — общая площадь водосбора до расчетного створа НТ.

Уклон поверхности реки-пункта /_р, %о, следует определять по таблице Д.З (как максимальный, при отсутствии необходимых сведений о геодезических высотах участков реки) или вычисляют по формуле

где /-/_ир, Н_ГП2 — геодезические высоты (над уровнем моря) истока реки и уровня воды в реке на ПМГО (гидропосту), расположенном за контролируемым НП, м.

• А. 19 Характеристику шероховатости речных русел и пойм водных объектов л_шер следует определять по таблице ДАЗ.

А.20 Расчетные максимальные расходы воды при дождевых паводках Оро_/о, м³/ч, определяют по формулам (А.24), (А.31), (А.36) и (А.39), в том числе на основе использования одной или нескольких рек-аналогов, с учетом полученных значений различных степенных коэффициентов и параметров рек-пунктов.

А.21 Сборный коэффициент стока реки-пункта <р определяется по формулам (А.42) и (А.43).

А.22 Морфологическая характеристика русла реки-пункта Ф_р определяется по формуле (А.41).

А.23 Гидроморфологическая характеристика склонов (Ф_ск) водосбора реки-пункта рассчитывается по формулам (А.45) и (А.46).

А.24 Определение расчетных гидрологических характеристик при наличии данных гидрометрических наблюдений

Изложенный метод применяется для расчета максимальных расходов воды, образующихся от продолжительных дождей с учетом возможной составляющей от снеготаяния в горных участках водосборов.

Эмпирическая ежегодная Р_т вероятность превышения гидрологических характеристик на реке-пункте в прогнозируемый период (год) определяется по формуле

Р_т = т/(п + 1)-100%, (А.16)

где т — порядковый номер членов ряда превышения гидрологической характеристики, расположенный в убывающем порядке, факт превышения не учитывает количественно-качественные показатели превышения гидрологической характеристики, а только фиксирует наступление его фактического события как минимум хотя бы раз в год;

п — общее число членов ряда, годы.

Обобщенная кривая распределения вероятностей превышения Р_% независимо от условий формирования членов ряда рассчитывается на основе однородных кривых, установленных по однородным данным одним из двух способов:

• - при наличии наблюдений в каждом году всех однородных элементов режима реки (л₁ = п₂ = л₃ = ... = л) ежегодная вероятность превышения рассматриваемой гидрологической характеристики при любом ее значении вычисляют по формуле

Я_/о = [1-(1-Р₁)-(1-Р₂)(1-Р₃)]Ю0%; (А.17)

• - при двух однородных гидрологических характеристиках вероятность превышения рассматриваемой гидрологической характеристики Р_% определяется по формуле

^р% = (^р1 + ^р2 " ^РГ ^р2)'^{100 %}> (А.18)

где Р_т = Р_р Р₂, Р₃ — ежегодные вероятности превышения заданного значения однородными гидрологическими элементами. Вероятности превышения однородных элементов в формулах (А.17) и (А.18) выражаются в долях от единицы.

Параметры многолетних месячных однородных гидрологических характеристик (расходов воды и уровней подъема воды в реке) могут быть получены с гидропостов реки-пункта в виде табличных значений или в графическом виде — в составе гидрографов.

А.24.1 Коэффициент, учитывающий влияние водохранилищ, прудов и проточных озер 8₁ на расход воды на реках, зарегулированных проточными водными объектами, следует определять по формуле

= 1 -(1 + С-А_оз), (А.19)

где С — коэффициент, принимаемый в зависимости от величины слоя дождевого стока (АЛ, мм), определяемого по рисунку А.З, далее по таблице Д.44.

При отсутствии данных о величине слоя дождевого стока АЛ в прогнозируемый период:

С = 0,2 — для лесной и лесостепной зон;

С = 4 — для степной зоны.

При наличии в бассейне водосбора озер, расположенных вне главного русла и основных притоков, значение коэффициента 8₁ следует принимать:

для А_оз < 2 %, 8₁ = 1;

А_оз > 2 %, = 0,8.

При наличии озер, расположенных на водосборе реки, коэффициент 8₁ вычисляют по формуле

8₁ = 1 -(1 + С_о- А_оз). (А.20)

Относительная озерность А_оз, %, определяется как отношение средневзвешенной озерности бассейна А'_оз, %, к среднему многолетнему слою стока Л_о = f(A₀₃), которое определяют по связи слоя стока со значениями озерности речных бассейнов, может быть определена по формуле

л л г / u "I 00 • S_O3/ ' Aq₃i

А>з = ^Аоз I = X------°2 ■ (^A-²¹)

/=1 &

где S_03/ — площадь зеркала /-го озера, км²;

п — количество озер на водосборе, ед., при наличии сведений о средневзвешенной озерности А_оз, %, бассейна:

• - при наличии одного озера в бассейне водосбора реки-пункта — л = 1, в формуле (А.19) С_о = 0,11;

• - при наличии нескольких озер, л > 1, в формуле (А.19) значение:

С_о = 0,2 — для лесной и лесостепной зон;

С_о = 0,4 — для степной зоны;

А_оз/ — площадь водосбора /-го озера, определяется по топографическим картам как совокупности высот, постоянно повышающихся относительно зеркала поверхности озера, км²;

А — площадь водосбора реки-пункта, км².

А.24.2 Коэффициент, учитывающий снижение максимальных расходов воды в залесенных бассейнах 6₂, вычисляют по формуле

8₂=---2—(А.22)

(А.+1)"

где А_л — площадь водосбора, покрытая лесом, %;

л² — коэффициент редукции, устанавливают с учетом преобладающих на водосборе почвогрунтов, определяют по таблице Д.48;

а — коэффициент, учитывающий расположение леса на водосборе (в верхней или нижней части водосбора), а также природную зону (лесная или лесостепная), определяется по таблице Д.48.

А.24.3 Коэффициент, учитывающий снижение максимальных расходов воды с заболоченных водосборов 8₃, вычисляют по формуле

§3= 1 - p log(0,1 А_б+1), (А.23)

где р — коэффициент, определяемый в зависимости от типа болот и механического состава почвогрунтов вокруг болот и заболоченных земель (со слоем торфа не менее 30 см), определяется по таблице Д.49;

А_б — относительная площадь болот, заболоченных лесов и лугов в водосборе реки, %.

Внутриболотные озера, рассредоточенные по водосбору и расположенные вне главного русла и основных притоков, следует включать в значение относительной площади болот.

При заболоченности (А_б < 3 %) или проточной средневзвешенной озерности (А'_{оз о/о} > 6 %) коэффициент 5₂ = 1.

Для горных рек коэффициенты: б₂ = 1; 5₃ = 1.

А.25 Максимальные мгновенные расходы воды в реках-пунктах при дождевых паводках

Выбор типа расчетной формулы для определения максимального мгновенного расхода воды дождевого паводка заданной вероятности превышения следует проводить согласно таблице Д.50.

А.25.1 Расчетная формула типа I.I (редукционная) для определения максимального мгновенного расхода воды дождевого паводка Qp>_/o при наличии одной или нескольких рек-аналогов имеет вид:

I 5-1 ■ 83 ।

Qr_/o - 9р%,а ■ Фм 7---7— ■ ^А<

'° k$1a'$3aj

где <7ро_{/о а} — модуль максимального срочного расхода воды реки-аналога расчетной вероятности превышения Ро_/о> м³/(с • км²), вычисляют по формуле

$Р%,а “ ^QP%,a^IAa>

максимальный расход воды дождевого паводка вероятности превышения Р_%, м³/с, может быть рассчитан для реки-аналога:

определяется по формуле (А.31);

• - по формулам (А.36) или (А.39);

А_а — площадь водосбора реки-аналога, км²;

$1, $1а — соответственно для исследуемой реки и реки-аналога коэффициенты, определяемые по формуле (А.20): при С = 0,2 — для лесной и лесостепной зон; при С = 0,4 — для степной зоны;

• 5₃, 5_3а — соответственно для исследуемой реки и реки-аналога коэффициенты, определяемые по формуле (А.23), при р = 0,5;

Ф_м — коэффициент, учитывающий редукцию максимального модуля стока дождевого паводка от реки-пункта <7_1О/о с увеличением площади водосбора А, км², или продолжительности руслового времени добе-гания воды т_р, мин, рассчитывается в зависимости от значения коэффициента Лф, представляющего соотношение коэффициентов формы водосбора исследуемой реки-пункта и реки-аналога:

= L ■ А °-56/до,56. / (_А.26)

ip а а ' '

где L и L_a — гидрографическая длина водотока для исследуемой реки-пункта и реки-аналога соответственно, км;

А и А_а — площадь водосбора для исследуемой реки-пункта и реки-аналога соответственно, км².

При Лф < 1,5 расчетное значение коэффициента ф_м определяют по формуле

(А.27)

При Лф > 1,5 расчетное значение коэффициента <р_м определяют по формуле

Ф_Я 1

V

где Ф_аи Ф — гидроморфометрическая характеристика русла для исследуемой реки-пункта и реки-аналога соответственно, определяемые по формуле (А.29);

л₃ и л₄ — степенные коэффициенты, отражающие редукцию максимального модуля стока дождевого паводка <7_1О/о соответственно с увеличением площади водосбора А, км², и руслового времени добегания т_р, определяются по рисунку А.7 и таблице Д.53.

Морфологическая характеристика русла реки-пункта Ф определяется по формуле

_А 1000L Ф =------------,

_{т ;}т _л1/4

Л7_р/_р А

где L — длина водотока реки-пункта, км;

т_р — гидравлический параметр русла реки-пункта, принимаемый по таблице Д.52;

т — параметр, характеризующий состояние русла реки-пункта, определяемый по таблице Д.52;

i_p — средневзвешенный уклон русла реки, %о, определяется по формуле (А. 15).

Русловое время добегания воды по главному водотоку т_р, г, для гидрологически изученной реки вычисляют по формуле

1000 L_ 1000 L

V ~ rn -i^m ■ о⁰’²⁵ ’ ^тр 'р ^W1%

где V — максимальное значение средней скорости добегания воды по главному водотоку реки-пункта, м/с, V = ^т_р - ip Qp/o⁵ . Q-|o_/o определяется по формуле (А.36).

А.25.2 Расчетная формула типа 1.11 (редукционная) для определения максимального мгновенного расхода воды расчетной вероятности превышения Qp>_/o при дождевом паводке, при наличии одной или нескольких рек-аналогов, имеет вид:

Q_Po_/o = qp%_ta • 5-| • 5₃ / 5_1а • 5_3а (А_а / А) ³ • А, (А.31)

где qpo_{/o а} — модуль максимального срочного расхода воды реки-аналога расчетной вероятности превышения Р_о/о, м³/(с • км²), определяют по таблице Д.54 или вычисляют по формуле

Qp%,a = ^QP%,a ’ ^Аа> (А.32)

где Qp%_a — максимальный расход воды дождевого паводка вероятности превышения, м³/(с • км²);

А_а — площадь водосбора реки-аналога, км;

$1>$1а — соответственно для исследуемой реки-пункта и реки-аналога коэффициенты, определяемые по формуле (А.20): при С = 0,2 — для лесной и лесостепной зон; при С = 0,4 — для степной зоны;

8₃, 5_3а — соответственно для исследуемой реки-пункта и реки-аналога коэффициенты, определяемые по формуле (А.23), при р = 0,5;

л³ — коэффициент редукции модуля максимального мгновенного расхода воды с увеличением площади водосбора, принимаемый согласно рисунку А.7 и таблице Д.53.

Область применения формулы (А.31) ограничивается требованиями, приведенными в таблице Д.53, при соблюдении условия

К_ф<1,5К_ф>а, (А.ЗЗ)

где К_ф, Кф _а — соответственно для исследуемой реки-пункта и реки-аналога коэффициенты формы водосбора, определяемые в зависимости от длины реки от наиболее удаленной точки водосбора L, км, и площади водосбора А, км², по формуле

К_ф = U А⁰’⁵⁶. (А.34)

А.25.3 При несоблюдении условия (А.ЗЗ) определение максимального мгновенного расхода воды расчетной вероятности превышения (Qp%) при дождевом паводке при наличии рек-аналогов с площадями водосборов, указанными в таблице Д.51, следует производить по редукционной формуле

•А, (А.35)

где Ф_а и Ф — гидроморфометрические характеристики русла для исследуемой реки-пункта и реки-аналога соответственно, определяются по формуле (А.29).

А.25.4 Расчетная формула типа II для определения максимального мгновенного расхода воды расчетной вероятности превышения Qpo_/o при дождевом паводке, при отсутствии рек-аналогов, имеет вид

Qp% ⁼ Q200 ’ (200 / А) ³ ■ 6-| • 5₃ • 5₄ ■ Л,ро_/о • А, (А.36)

где q₂₀₀ — модуль максимального мгновенного расхода воды ежегодной вероятности превышения Р= 1% при 5₁ = 8₃ = §₄ = 1, приведенный к площади водосбора, равной 200 км², определяют для исследуемой реки-пункта при наличии региональной карты параметра q₂₀₀ интерполяцией; при отсутствии — на основе использования многолетних данных гидрологически изученных рек-аналогов или по формуле (А.38), или определяют по карте, приведенной на рисунке А.4, км³/(с- км²);

А — площадь водосбора реки, км², согласно таблице Д.51;

5-, и 5₃ — определяются соответственно по формулам (А.20) и (А.23);

6₄ — поправочный коэффициент, учитывающий изменение параметра q₂₀₀ с изменением средней высоты водосбора в полуторных и горных районах Н_в, определяемый по данным гидрологически изученных рек-аналогов;

л₃ — показатель степени редукции модуля максимального расхода, определяется по карте, приведенной на рисунке А. 7;

А,ро_/о — переходный коэффициент от максимальных мгновенных расходов воды ежегодной вероятности превышения (Р = 1%) к максимальным расходам воды другой вероятности превышения (Р< 25%), принимаемый по рисунку А.10 и таблице Д.47:

^р% ~ (А.37)

где Л,_1О/о и Х₂₅о_/о — определяются по таблице Д.47;

Qpo_/o и С?_1О/о — определяются по формуле (А.36).

Модуль максимального мгновенного расхода воды q₂₀₀ ^{по ме}Р^е накопления данных гидрометрических наблюдений для гидрологически изученных рек следует уточнять по формуле

9гоо - 9i% / (200 / А) ³ 3₁ 83 -Зд, ^200 ⁼ ’ $з)’

где д_1О/о — модуль максимального мгновенного расхода воды ежегодной вероятности превышения Р= 1 %, выраженный в долях от произведения фН’₁о_/о при 8₁ = 1, определяемый по таблице Д.54 в зависимости от гидроморфометрической характеристики русла исследуемой реки-пункта (Ф), продолжительности склонового добегания (т_ск = 200 мин) и района, принимаемого по рисунку А.10.

А.25.5 Расчетная формула типа III для определения максимального мгновенного расхода воды расчетной вероятности превышения Qpo_/o при дождевом паводке для водосборов с площадями (А < 200 км²), указанными в таблице Д.51, следует определять по формуле

$р% - 9i% ’ Ф ’ ^W1% ’ $1 ’ ^р% ’^А'

где ср — сборный коэффициент стока, определяемый по формулам (А.43) и (А.42);

9i% — относительный модуль максимального срочного расхода воды ежегодной вероятности превышения Р= 1 %, представляющий отношение

9i% = 91%/ф ’ ^i%> (А.40)

где <т'₁о_/о — максимальный модуль стока ежегодной вероятности превышения, выраженный в долях от произведения ф/^о/о при 3₁ = 1 %, определяемый по таблице Д.54 в зависимости от гидроморфометрической характеристики русла исследуемой реки (Ф„), продолжительности склонового добегания т_ск, мин, и района, принимаемого по рисунку А.10, м³/(с • км²);

/7_1О/о = Н\_о/о — максимальный суточный слой осадков за период наблюдений, мм, вероятностью превышения Р = 1 %, определяемый по данным ближайших к бассейну исследуемого водотока метеорологических станций, имеющих наибольшую длительность наблюдений или по рисунку А.8;

3^ ‘Х._р%, А — аналогичны параметрам формулы (А.31).

А.25.6 Морфологическую характеристику русел реки-пункта Ф_р вычисляют по формуле

1000 L Ф„ =-------------------

m_p.i--A°^^H_r/of’²⁵

где L — длина водотока реки (до контролируемого НП), км;

i_p — средневзвешенный уклон русла реки, i_p = 7_В, %о, определяется по формуле (А. 15).

А.25.7 Сборный коэффициент стока для равнинных рек-пунктов при отсутствии рек-аналогов вычисляют по формуле

Ф = [с₂ • Фо / (А + 1)^Пб ](/_в / 50f⁵, (А.42)

где с₂ — эмпирический коэффициент, принимаемый: с₂ = 1,2 — для лесной и тундровой зон; с₂ = 1,3 — для остальных природных зон;

л₅ — степенной коэффициент, определяемый в зависимости от механического состава почв и природной зоны, определяется по таблице Д.56;

л₆ — степенной коэффициент, принимают: л₆ = 0,07 — для лесотундры и лесной зоны; л₆ = 0,11 —для остальных природных зон;

/_в — средневзвешенный уклон водосбора, %о, определяется по формуле (А.4);

Ф_о — сборный коэффициент стока для водосбора, площадью А, равной 10 км², со средневзвешенным уклоном водосбора (/_в = 50 %о), определяется по таблице Д.56.

Для горных рек значения ф принимаются по таблице Д.45.

Для водотоков со средним уклоном склонов:

• - /_в >150 %о — сборный коэффициент стока ф рассчитывают по формуле (А.42) при /_в =150 %₀;

• - /_в < 150 %о — сборный коэффициент стока ф рассчитывают по формуле (А.42).

При различной крутизне склонов или значительной пестроте почвогрунтов, слагающих исследуемый водосбор, сборный коэффициент стока ф принимают как средневзвешенное значение.

А.25.8 Сборный коэффициент стока для равнинной реки-пункта ф при наличии реки-аналога вычисляют по формуле

Ф = (q_1% / 16,675g (г„) ■ 6, ■ Н,'_%)(/„ / f [(А, +1) / (А +1)]"‘, (А.43) где 16,67ф(т_о) — величина ординаты кривой редукции осадков, определяемая по таблице Д.55;

/_в, /_{в а} — соответственно для исследуемой реки и реки-аналога средний уклон водосбора, %₀;

л₅ — принимается по таблице Д.56;

л₆ — принимается:

л₆ = 0,07 — для лесотундры и лесной зоны;

л₆ = 0,11 —для остальных природных зон.

Продолжительность бассейнового добегания т_о, мин, вычисляют по формуле

т_о=1,2-Тр + т_ск, (А.44)

где Тр — продолжительность руслового добегания, мин, определяемая по формуле (А.ЗО);

т_ск — продолжительность склонового добегания, мин, допускается принимать в зависимости от природных зон равной следующим значениям согласно таблице А.1.

Таблица А.1

Уточнение значения продолжительности склонового добегания сточных вод т_ск проводится по таблице Д.57 в зависимости от значения гидроморфологической характеристики склонов Ф_ск.

А.25.9 Гидроморфологическая характеристика склонов Ф_ск водосбора рассчитывается по формуле

_ф _ (1000Лк)⁰'⁵

^СК 'ioK'i^0,25(9'»l%)⁰'⁵’

где /__ск — средняя длина безрусловых склонов водосбора реки-пункта;

л_ск — коэффициент, характеризующий шероховатость склонов водосбора, определяемый по таблице Д. 58;

Ф — определяется при наличии реки-аналога по формуле (А.43), а при ее отсутствии — по формуле (А.42);

/_в — средний уклон склонов водосбора, определяется по формуле (А.5).

А.25.10 Гидроморфологическая характеристика склонов Ф_ск водосбора также может быть определена по формуле

/ / \\⁰’⁵

1000 ——

(WOO LJ* I I.Y PpJ

^фск = _025/ х0 5 = 0 25/----^05’ <^А-⁴⁶)

"ск • & (ф' % ) ’ "ск • & (ф • %) ’

где ф — то же, что и в формуле (А.43);

^1% — ^{то же> что и в} Ф°Р^мУ^ле (А.39);

у — коэффициент, принимаемый для односкатных склонов равным 0,9, для двускатных — 1,8;

р_р — густота речной сети, км/км², определяется по формуле (А. 12);

/_ск — уклон водосбора, определяется по формуле (А. 11).

Рисунок А.2 — Карта коэффициента изменчивости годового стока рек

Рисунок А.4 — Максимальный модуль дождевого стока рек д₂оо СНГ с вероятностью превышения Р = 1 % для площади водосбора А = 200 км²

Рисунок А.5 — Схема районов параметров Х'ро_/о и Хр>_/о на территории стран СНГ

Рисунок А.6 — Характеристика рек-пунктов по природным физико-географическим зонам

Рисунок А.8 — Карта суточного слоя осадков на территории СНГ с вероятностью превышения Р= 1 %

54 60 66 72 78 84 90 96 102 108 114 120 126 132 138

Рисунок А.9 — Показатель степени редукции л³ максимального модуля дождевого стока на территории СНГ

Рисунок А. 10 — Схема районов типовых кривых редукции осадков на территории СНГ

Приложение Б (рекомендуемое)

Порядок определения зон затопления территорий

Б.1 Порядок определения зон затопления при наводнениях разработан на базе [1], [2] и предназначен для оценки гидродинамической обстановки участка местности, расположенного вдоль реки-пункта, на территории которого находится контролируемый НП, с высокой вероятностью его затопления в периоды дождевого паводка, заключенного между двумя ПМГО, обеспечивающими контроль гидрологической обстановки в НП и на КТ.

Б.2 Расчет зон затопления территорий выполняется для каждой единицы наблюдения в МКП и МСП, с учетом параметров гидрологической обстановки, полученной с ПМГО, расположенного на НТ (КТ) перед контролируемым НП на начало наблюдения. Расчетные параметры уровня подъема воды в сечении начального створа 1-го лога в каждую единицу наблюдения определяются согласно подпункту 9 Б.5.

Б.З Общий алгоритм формирования модели определения зон затопления территории предусматривает следующее.

• 1 Выбор двух ПМГО, обеспечивающих мониторинг гидрологической обстановки на территории контролируемого НП.

• 2 Выбор НТ (КТ), расположенной вдоль участка реки-пункта, в зоне возможного затопления местности, в границах которой находится контролируемый НП.

• 3 Разбиение НТ (КТ) на равные по длине отрезки вдоль течения реки — логи, поперечные сечения которых должны быть перпендикулярны условной кривой линии — оси русла реки, проведенной по середине между правым и левым берегом реки-пункта.

Под логом реки-пункта понимается выделенный участок местности (типа овраг, долина) с пологими склонами и днищем различной формы, в границах которого протекает река.

• 4 Определение исходных гидрологических параметров для первого лога участка НТ (КТ) на основе данных, представленных с вышерасположенного ПМГО, рисунок Б.1:

• - типа и площади живого сечения начального створа 1-го лога;

• - абсолютных отметок, характеризующих створ Aq,, Aq, и дно А_Д; 1-го лога — наивысших и минимальной точек подъема и понижения рельефа местности, находящихся в условной плоскости, параллельной сечению створа реки, проходящей через отрезки и ;

• - глубины потока воды в начале створа 1-го лога Л₀₁;

• - длины выбранного 1 -го участка лога Г_л1:

• - скорости течения реки в начальном створе 1 -го лога иу,

• - удельного расхода жидкости в начальном створе 1 -го лога Q₁ и т. д.

При отсутствии гидрологических характеристик, таких как скорости течения реки t/₁ и удельного расхода жидкости Q₁ в створе реки, проведение их перерасчета происходит согласно нижеприведенным зависимостям.

• 5 Проведение поэтапного расчета гидрологических характеристик, выходных параметров расчета для каждого /-го лога анализируемого участка местности с учетом предварительного определения его основных гидрологических показателей, характеризующих начальных створ каждого последующего /-го лога (аналогично описанию подготовки исходных данных для начального створа 1 -го анализируемого участка местности).

• 6 Формирование выходных данных — результатов расчетов и их визуализация на картографической основе ГИС ПАМ-НВ (при необходимости).

• 7 Определение площадной характеристики зон затоплений НТ и территории контролируемого НП, в границах каждого /-го лога, с использованием топографических или электронных карт цифровой модели рельефа местности.

Рисунок Б.1 — Представление створа лога в поперечном сечении к условной оси реки

Б.4 Ограничения порядка определения зон затопления

Для расчета /-го участка-лога приняты следующие ограничения:

• 1 Русло реки-пункта, проходящее по НТ, расположенное между двумя гидропостами, разбивается на /-е количество участков-логов таким образом, чтобы соблюдались следующие условия:

• - рекомендуемая типовая длина расчетного участка-лога может изменяться в диапазоне значений от 300 до 10 000 м. Расчетный участок местности разбивается на равные по длине логи;

• - перепад (угол наклона) русла реки на участке местности в границах одного лога не должен превышать 5°;

• - перегиб русла реки в границах одного лога не должен превышать 15°;

• - разность значений угонов створов (разность значений углов возвышения левого (Za_n/) и правого (Za_n/) берега относительно центра дна реки) на всей длине /-го лога не должна превышать 10°;

• - количество логов разбиваемого участка местности для моделей ПАМ-НВ должно быть не изменяемо — рекомендуемое их количество от 5 до 10 ед.

• 2 Нижеприведенный расчет зон затопления местности ведется последовательно по каждому /-му логу от вышерасположенного к нижерасположенному по течению реки.

Б.5 Принятые допущения порядка определения зон затопления

Для упрощения расчета /-го лога принимается следующее.

• 1 Схематично в поперечном сечении начального створа каждого лога для определения абсолютных отметок, характеризующих начальный створ, задаются наивысшие точки подъема рельефа местности Ag,-, Ag,-, расположенные на условной плоскости, параллельной сечению створа.

• 2 Абсолютные отметки, характеризующие начальный створ, являющиеся наивысшими точками подъема рельефа местности Ag,-, Ag,- в сечении /-го лога, рисунок Б.1, которые должны быть представлены значениями их высот. На отрезках ломаных линий Ag^_fl1 и А^^|₁А_Д1 от урезов берегов реки в плоскости, параллельной сечению начального створа /-го лога реки, сечение A^₁A_fl1Ag₁ , рисунок Б.1, анализируются точки, условно расположенные на плоскости, на предмет постоянного повышения их высот, при этом допускается многократное их понижение не более чем на 5 м (отрицательный перепад высот между двумя соседними точками) до момента выявления наивысшей точки подъема на правом Ag,- и левом Ag,- берегу участка /-го лога. При этом длина полученного отрезка Ag,-Ag,- не должна превышать длины участка лога L_nj —длины отрезка Ад,_-|Ад,, рисунок Б.1.

• 3 При расчетах принимается, что сечения (начальное и конечное) каждого /-го лога одного типа.

• 4 При отсутствии данных, характеризующих тип начального створа каждого /-го лога, они принимаются аналогичными начальному створу первого лога.

• 5 Движение потока жидкости в реке на анализируемом участке местности принимается постоянным и равномерным.

• 6 Жидкость растекается по местности, имеющей естественный уклон, соответствующий уклону /-го лога, в границах площади территории /-го лога и за его пределы не выходит.

• 7 Гидравлический прыжок, возникающий на переходе потока с участка с уклоном дна больше критического на участок, где уклон меньше критического, не рассматривается.

• 8 Удельный расход жидкости при одном и том же типе створа каждого /-го лога принимается аналогичным начальному створу первого лога Q₁ = Q, = const.

• 9 При формировании прогноза уровень подъема воды на ПМГО, расположенном перед НП (h^), в каждую прогнозируемую единицу наблюдения [за каждые 3 ч (в МКП) или 1 сутки (в МСП)] определяется как произведение суммы глубины в своре реки до нулевой отметки h™ , текущего значения уровня подъема воды в реке на момент начала наблюдения Л_н и произведения среднего арифметического А/7_ср, м, подъема уровня воды в реке за предыдущие 12 ч (для МКП) и 3 суток (для МСП) соответственно до начала периода наблюдения на расчетное количество единиц наблюдения rij в формируемом прогнозе (где в МКП — л_у- = 1—8; СП — rij = 1—10) на момент формирования расчета:

/7,_1 =/7нР+^н+^срП/. (Б.1)

Пример — Единице наблюдения прогноза на 6 ч, при h™ = 4,05 м, h_H = 3,65, Ah_cp = 0,45 м, п_у = 2, будет соответствовать уровень подъема воды в створе в начале 1-го лога - 4,05 + 3,65 + 0,45 ■ 2-8,8 м.

Допускается определять Д/?_ср по формуле

где У_н — скорость воды в реке на начало наблюдения, м/с;

Q_H — расход воды в створе ПМГО перед НП на начало наблюдения, м³/с;

_оГП1 — ширина потока воды в верхней части поперечного сечения створа ПМГО на начало наблюдения, м;

h_H — уровень воды в створе 1-го лога в начале наблюдения (прогноза), м;

z — интенсивность осадков (таяния снега), мм/ч, определяется по метеоданным за период 1 и 10 суток до периода наблюдения в МКП и МСП соответственно. Интенсивность выпадения осадков z определяется по формуле (2) [3]:

Е^-Е*⁰ + Х*^С + Х°^С -Y 24

где Е_н% Е®^с — начальные и конечные запасы в снежном покрове (за сутки до начала наблюдения) на поверхности водосбора соответственно, мм/сут;

Х_с^вс, Х^вс — количество выпавшего снега и жидких осадков за сутки до начала наблюдения, мм/сут;

Y — потери снега на испарение за расчетный период, мм, Y = 0,3 мм/сут;

rij — количество единиц наблюдений в МКП (n_y = 8) и МСП (л_у = 10).

Б.6 Входные данные порядка определения зон затопления

Входные данные для расчета /-го лога участка местности представлены в таблице Б.1.

Таблица Б.1 — Входные данные для расчета /-го лога участка местности

Окончание таблицы Б. 1

Рисунок Б.2 — Поперечное сечение лога участка реки-пункта

Б.7 Выходные данные порядка определения зон затопления

Выходные данные для расчета /-го лога участка местности представлены в таблице Б.2.

Таблица Б.2 — Выходные данные для расчета /-го лога участка местности

Б.8 Расчет параметров зоны затопления НТ

Для определения параметров потока по трассе растекания анализируемая часть русла реки разбивается на одинаковые участки — логи реки-пункта.

Б.8.1 Определение параметров расхода воды и скорости течения в створе реки

При отсутствии данных о расходе потока и скорости его течения в створе реки для естественного широкого неглубокого русла параметры могут быть определены по зависимостям:

(Б.З)

Q, = MjCiylRiZij, (Б.4)

где Qj — расход потока в створе реки, м³/с;

co_z — площадь живого сечения потока в створе реки, м;

Zij — продольный уклон водной поверхности в реке, %о.

Расход потока Q_z м³/с в створе реки трапецеидальной или прямоугольной формы при равномерном течении воды вычисляют по формуле

Q, = BjCjhQpZi]¹². (Б.5)

Так как B/h^, то среднюю скорость течения и,, м/с, в створе реки трапецеидальной или прямоугольной формы определяют по зависимости

Ч = C_f^_fZ/_f. (Б.6)

Расход потока и скорость его течения в створе реки для широкого параболического русла при равномерном

Q, = 0,54B_/C,^_/^/3Z/,^1/2;

J2

—/7₀,Z/’_;- .

Для естественных русел, поперечное сечение которых приближается к треугольной форме (при относительно малой глубине h_Oj по сравнению с шириной русла по верху Ц), расход потока вычисляют по формуле

Qi = 0,354C,m_/^_/^/2Z/_/^1/2.

Б.8.2 Критическая глубина и критический уклон

На критической глубине Л_кр поток обладает минимальной энергией.

Уклон дна русла, при котором устанавливается критическая глубина, называется критическим Z/_Kp. энергии потока Е_кр/ определяется уравнением

_F _ «>кр/ _ aQ_;²

^кр/ ’ вг ’ д ’

где со²_р/ — площадь живого сечения потока при критической глубине /-го лога реки, м²;

а — коэффициент Кориолиса, а = 1,0 - 1,1;

8V — ширина потока по верху створа /-го лога реки, м;

Qi — расход в створе реки, м³/с;

д — ускорение силы тяжести, д = 9,8 м/с².

Критическая глубина²) Л_кр, м /-го лога реки для трапецеидального и прямоугольного типа створа определяется по зависимости

^/7кр/=^^’ у дц

Для треугольного типа створа — по формуле (Б.23).

Критическая глубина /?_кр/ зависит только от геометрической формы поперечного сечения русла и расхода потока, при этом не зависит от уклона дна Z/_z и, кроме того, в призматическом русле h_Kp = const по всей его длине.

При равномерном движении жидкости нормальная глубина h_Oj зависит от уклона Z/}, следовательно, для любого призматического русла при заданном расходе потока О, можно подобрать такое значение Z/}, при котором нормальная глубина h_Oj станет критической h_Kpi. Уклон, при котором h_Kpj= h_Oj, называется критическим уклоном Z/_Kp/.

Критический Z/_Kp/уклон — воображаемый уклон, который надо придать рассматриваемому призматическому руслу реки, чтобы при заданном расходе потока Q, при равномерном движении воды в русле нормальная глубина h_Qj оказалась равной критической h_Qi = h_Kpj:

О² д ■ <о_ИГ1;

// —__ */ — * ^Л/КР^/ р _ ^КР' р — ^KP^Z

^КР' “2 г-2 е>2 ~ г-2 ' ^КР' “ п ’ ^КР' “ Y ’

^кр/ ' С_Кр/ ■ ^кр/ ^а^кр/^кр/ ' ^КР' (Б. 12)

®кр/ ~ (^кр/ ⁺ ’ ^кр/)^кр/’ Хкр/ ^— ^кр/ ⁺ 2 ■ ^КР/а/^/

где b^_pj — критическая ширина потока по верху (Л_кр — отмеряется от дна русла створа по направлению к поверхности) /-го лога реки, м;

Л_кр — критическая глубина потока, отмеряется от дна русла створа по направлению к поверхности) /-го лога реки, м;

rrij — коэффициент откоса, определяется по таблице Д.60;

П/ — коэффициент шероховатости поверхности участков русла реки, определяется по таблице Д.61.

Уклон дна Z/_z может быть Z/,- > 0, Z/, = 0, Z/_z < 0, критический уклон всегда постоянен, для /-го лога реки — Z/_Kp/ = const.

Б.8.3 Расчет параметров потока по трассе растекания — расчет модели /-го лога

Вытекающий из реки поток жидкости в зависимости от характера рельефа местности может быть ограничен боковыми склонами долины, либо растекание может происходить неестественным образом — происходит затопление в широкой долине или на участке плоской местности. Поток, вызванный повышением уровня воды в реке в процессе его растекания на местности, ограничен боковыми склонами долины — левым т_лМ и правым m_nj__v

Створы логов по всей длине трассы растекания в нижеприведенных расчетах представлены для треугольного сечения, в случае расчета логов других форм должны быть использованы аналогичные расчетные зависимости для соответствующих форм сечений створов, которые приведены в приложении В.

Для определения параметров скорости и_р глубины hj и ширины В,- потока воды на поверхности вычисляется уклон /-го лога Z/,, %о, по зависимости

Z/, = ^Дд/~¹ ~^Дд/, %о. (Б. 13)

l-ni

Площади сечений створов со, м³, /-го лога определяются по формулам

в начале лога: со,- = b:_< /?. _d,

'“^{1 /}"^{1 /-1} (Б. 14)

в конце лога: со,- = bjhj.

Смоченный периметр X, м², потока в /-м логе определяется по формулам

в начале лога: X, < = В:< + 2h:

^/-1 '"¹ (Б. 15)

в конце лога: X,- = В, + 2/?_z.

Гидравлический радиус R в /-м логе определяется по формулам

О ®/-1 в начале лога: В,_₁ = —j—-, ^х/-1

в конце лога: By = .

^Xi

Коэффициенты Шези С, для жидкости, проходящей через створы в /-м логе, определяются по формулам

в начале лога: С,_₁ = 40В,-^, в конце лога: С,- = 40В,-¹⁶.

Относительное расстояние X_z, м, для /-го лога определяется по формуле fy-1

Ширина разлива потока В,, м, в конце /-го лога определяется по зависимости В,- =В,_₁^1 + 4,69Х?’⁶^

Глубина потока hj м, в конце /-го лога определяется по зависимости

При уклоне Z/y < 0,01 (10 %о) /-го лога (для плоского рельефа местности) скорости потоков в начале и в конце Uj, м/с, створов определяются по зависимостям

ц_/_₁ = C_z^0,5/?,Z/,-,

Q, [₁ х, Ву.фу-Д 3,32+X,)'

При уклоне Z/y > 0,01 (10 %о) /-го лога скорости потоков в начале и в конце t/_z, м/с, створов определяются по зависимостям

где hj__y — глубина до дна в начальном створе 1-го лога - /?₀₁. Значение Л_/_₁ для начального створа /-го лога принимается равным расчетному значению h_t конце створа предыдущего лога.

Критическая глубина потока м, в /-м логе определяется по зависимости

Высота «подпора» набегающего потока ttf, м (волны прорана — при катастрофическом затоплении) на конечном участке /-го лога определяется по зависимости

^ос_л/ ⁺

2

В зависимости от соотношения расчетных глубин /?,, /т^ и уклона Z/} /-го лога поток будет иметь кривую

спада либо подпора, рисунки Б.З—Б.6.

Б.8.4 Определение типа кривой свободной поверхности потока на участке /-го лога при прямом уклоне дна русла реки (Z/,- > 0)

Z/_;- < Z/_Kp

■ — соблюдение условий двумя типами параметров Z/ и h.

(/7_оК>/?кр

Если уклон дна русла Z/, меньше критического уклона Z/_Kp (Z/_z < Z/_Kp), т. е. глубина равномерного движения потока h_Q больше критической глубины /)_кр (h₀ < /?_кр), то существуют три вида кривых свободной поверхности потока, рисунок Б.З:

в зоне а — выпуклая кривая подпора ау,

в зоне b — выпуклая кривая спада ;

в зоне с — вогнутая кривая подпора с₁

а)

Рисунок Б.З — Кривые свободной поверхности потока при h₀ > h_yp — поток находится в спокойном состоянии

hj < Л^н

В конце створа /-го лога ⁼ ^кр

Если уклон дна русла Z/_z больше критического уклона Z/_Kp (Z/_z > Z/_Kp), т. е. глубина равномерного движения потока h₀ меньше критической глубины h_Kp (h_Q < /?_кр), то существуют три вида кривых свободной поверхности потока, рисунок Б.4:

в зоне а — выпуклая кривая подпора а₂;

в зоне b — вогнутая кривая спада Ь₂;

в зоне с— выпуклая кривая подпора с₂.

Рисунок Б.4 — Кривые свободной поверхности потока при /?₀ < /7 — поток находится в бурном состоянии

^кр

В конце створа /-го лога ^> ^кр

лога

Если уклон дна русла Z/} равен значению критического уклона Z/_Kp (Z/_;- = Z/_Kp), т. е. глубина равномерного движения потока h₀ равна критической глубине потока /7_кр (Л,- = Л_кр), то существуют следующие виды кривой свободной поверхности, рисунок Б.5:

в зоне а — кривая подпора а₃;

в зоне с— прямая подпора (или кривая подпора малой кривизны) с₃.

Рисунок Б.5 — Кривые свободной поверхности потока при h₀ = /?_кр — поток находится в спокойном состоянии

Средняя скорость потока воды u_cpj, м/с, /-го лога определяется по зависимости

и • = —•— ----

^иср/ 2

Усредненное значение коэффициента Шези С_ср/, /-го лога определяется по зависимости:

_ С, _₁ + С_;

'■'ср/ 2

Усредненное значение гидравлического радиуса R_cpj, м, /-го лога определяется по зависимости

_ R, _i + R,

^cpi 2

Усредненное значение живого сечения ®_ср/, м², /-го лога определяется по зависимости

СО, -

(0_rn; = —----—.

ср/ 2

Потери напора Л_тр, м, между створами /-го лога определяются по зависимости

t/² .. i_ .

• • ^иср/ л/

^Ътр ” С⁵ R—‘

'■'ср/ ^г'ср/

Если длина кривой свободной поверхности потока /_;- меньше расстояния между створами L_nj Ц < L_nj), то hj в конце и середине /-го участка лога достигнет значений /?^н или h_Kpj (зоны а, в, с).

В противном случае, при (/,■ < /__л;) глубина потока (/?у^точн) в конце участка /-го лога должна быть уточнена по формуле

= /7_;У^ТОЧН = hj_^ ₊ ^hi-r(^hi~^hi-^-^i _{(Б 31 }}

L-ni

Площадь максимального затопления территории между створами /-го лога (S,-, м²) определяется по формуле fy-1 ‘(М-л/-1 ⁺ Hn/-i)' ~^|~ hj • (ц_л/ + М-п/)'

2

Площадь максимального затопления контролируемой территории S_3T, м², между всеми створами /-х логов определяется по формуле

5_ЗТ=Х5_;. (Б.33)

1

Площадь контролируемой территории S_KT, м², расположенной в границах между створами всех /-х логов, определяется по формуле

$кт ⁼ ^®л/ 'L_nj- (Б.34)

1

Гидродинамическое давление на сооружения, расположенные в /-м логе, определяется по зависимости

2’ 7 • Р_ж ' ^ucpi

2

где р_ж — плотность воды при текущей ее температуре, кг/м³, определяется по таблице Д.4.

Поперечное сечение S_kj, м², обеспечивающее отвод потока с /-го лога, определяется по зависимости

Q

^Ski=~^- (Б.36)

“ср/

Б.8.5 Расчет по формулам (Б.1)—(Б.36) повторяется для каждого последующего /-го лога.

По итогам расчетов всех логов, с учетом значений, полученных по формулам (Б.18), (Б.21), (Б.22) и (Б.28), графически формируется общая кривая свободной поверхности потока на всех /-х участках лога в границах НТ (КТ) — зоны вероятного затопления местности как совокупности кривых свободных поверхностей потоков, определенных для нескольких участков (логов), характеризующихся соответствующими значениями глубин (h^, h₂, h₃, h₄ и т.д.) в начальных, средних и конечных створах их логов, а также на основе сведений о типах кривых свободных поверхностей (а_{1 2 3}, Ь_{1 2}, с_{1 2 3}) и отношениях длин кривых свободных поверхностей потоков к длинам /-х участков логов (//£_л/).

Приведенный математический аппарат позволяет рассчитать гидродинамические параметры потока (в том числе ширину потока, направленного вдоль оси реки и площадь затопления) выбранного участка местности — НТ (КТ), разделенной на /-е количество логов.

Полученные расчетные площади затопления НТ (КТ) необходимо уточнить согласно соответствующим гипотезам МСП и МКП по формулам (1) и (2) подраздела 8.3 и нанести на соответствующий план (карту), после чего определить границы зоны вероятного затопления контролируемого НП. Используя топографические или электронные карты рельефа местности из территорий зон затоплений НТ (КТ) и НП, необходимо исключить участки местности, высота рельефа местности которых будет выше крайних точек (в урезах воды) в сечениях /-х логов реки, в которых зафиксированы уровни подъема воды (Л_/_₁ и /7_;), при этом промежуточные значения уровней подъема воды в крайних точках береговых линий по длине каждого лога определяются методом интерполяции.

Приложение В (рекомендуемое)

Формулы расчета основных физических величин для поперечных сечений рек различной формы

• В.1 Трапецеидальное сечение русла реки

Для трапецеидальных сечений створа русла реки относительную ширину по дну [3 створа реки вычисляют по формуле

р = bj Ihj = (В.1)

где bj — ширина по дну русла реки, м;

hj — глубина воды в русле реки, м;

Qj — расход потока воды в русле реки, м³/с;

mj — коэффициент заложения откоса (т = ctg 0, 0 — угол наклона откоса к горизонтали).

Значения отношения ширины русла реки по дну к глубине его наполнения приведены также в таблице Д.59.

Схема трапецеидального сечения русла реки представлена на рисунке В.1.

В — ширина русла поверху; b— ширина русла по дну; h — глубина воды в реке; т — коэффициент заложения откосов берегов 0_Л + 0_П

(т = ctg 0 при 0_Л # 0_П 90, 0 = —-— — угол наклона откосов)

Рисунок В.1 — Схема русла реки трапецеидального сечения

Расчетные формулы для определения элементов живого сечения русла реки трапецеидальной формы позволяют определять следующие гидрологические характеристики в соответствии с таблицей В.1.

Таблица В.1 — Расчетные формулы для определения элементов живого сечения русла реки трапецеидальной формы

Окончание таблицы В. 1

• В.2 Прямоугольное сечение русла реки

Прямоугольное сечение русла представляет собой частный случай трапецеидального сечения, где коэффициент заложения откоса т = 0.

Схема русла реки прямоугольного сечения представлена на рисунке В.2.

b — ширина русла реки по дну; h — глубина воды в сечении створа

Рисунок В.2 — Схема русла реки прямоугольного сечения

Расчетные формулы для определения элементов живого сечения русла реки прямоугольной формы позволяют определять следующие гидрологические характеристики в соответствии с таблицей В.2.

Таблица В.2 — Расчетные формулы для определения элементов живого сечения русла реки прямоугольной формы

Окончание таблицы В. 2

• В.З Треугольное сечение русла реки

Схема треугольного сечения русла реки представлена на рисунке В.З.

Фп + Фп

В — ширина русла поверху; h — глубина воды в реке; т — коэффициент заложения откосов берегов (т = ctg ф, Ф =

угол наклона откосов)

Рисунок В.З — Схема русла реки треугольного сечения

Расчетные формулы для определения элементов живого сечения русла реки треугольной формы позволяют определять следующие гидрологические характеристики в соответствии с таблицей В.З.

Таблица В.З — Расчетные формулы для определения элементов живого сечения русла реки треугольной формы

• В.4 Параболическое сечение русла реки

Для параболического сечения очертание поверхности русла реки принято по параболе с шириной русла реки b_hj (на глубине /?), м, определяемой по формуле

6/» =V8.p,h,, (В.23) где р,- — параметр параболы русла реки;

hj — глубина до дна в сечении створа реки, м.

Схема русла реки параболического сечения представлена на рисунке В.4.

В — ширина поверху; h— глубина воды в реке

Рисунок В.4 — Схемы русла реки параболического сечения

Расчетные формулы для определения элементов живого сечения русла реки параболической формы позволяют определять следующие гидрологические характеристики в соответствии с таблицей В.4.

Таблица В.4 — Расчетные формулы для определения элементов живого сечения русла реки параболической формы

• В.5 Круговое (сегментное) сечение русла реки

Круговое сечение русла описывается его радиусом, схема русла реки кругового сечения представлена на рисунке В.5.

Расчетные формулы для определения элементов живого сечения русла реки круговой формы позволяют определять следующие гидрологические характеристики в соответствии с таблицей В.5.

В — ширина поверху; h— глубина воды в канале; г(сУ) — радиус (диаметр) живого сечения створа; Ф — центральный угол сечения русла

Рисунок В.5 — Схема русла реки кругового сечения

Таблица В.5 — Расчетные формулы для определения элементов живого сечения русла реки круговой формы

• В.6 Полигональное сечение русла реки

Полигональное сечение представляет собой составное русло реки, профиль которого состоит из основания сечения (Ь — ширина русла реки по дну), имеющего форму трапеции (треугольника), и расположенных над ним ряда участков (пары симметричных откосов — m_v т₂, т₃), имеющих трапецеидальную форму. Характеристики верхней части сечения русла обозначены через т₁ и средней части — через т₂, h₂ и нижней части — через т₃ и /?₃. Все параметры сечения русла реки выражены через глубину Ъ₁ верхней части сечения створа (без учета запаса превышения бровки и над уровнем воды), рисунок В.6.

b— ширина русла реки по дну; В — ширина поверху; В₁ — ширина русла реки у подножья верхних откосов, м; В₂ — ширина русла реки у подножья средних откосов; Л₁ — глубина верхней части русла реки без учета запаса превышения бровки над уровнем воды, м; h₂ — глубина средней части русла реки, м; h₃ — глубина донной части русла реки, м; т₁ — заложение верхних откосов; т₂ — заложение средних откосов; т₃ — заложение донных откосов

Рисунок В.6 — Схема русла реки полигонального сечения

Расчетные формулы для определения элементов живого сечения русла реки полигональной формы позволяют определять следующие гидрологические характеристики в соответствии с таблицей В.6.

Таблица В.6 — Расчетные формулы для определения элементов живого сечения русла реки полигональной формы

• В.7 Двойное трапециевидное сечение русла реки

Сложное (двойное трапециевидное) сечение представляет собой составное русло реки, профиль которого состоит из основания сечения, имеющего форму трапеции, и расположенного над ним участка, имеющего трапецеидальную форму, рисунок В.7.

• — ширина русла реки по дну; h₂ — глубина верхней части русла реки без учета запаса превышения бровки над уровнем воды, м; h₁ — глубина донной части русла реки, м; т₂ — заложение верхних откосов; т₁ — заложение донных откосов

Рисунок В.7 — Схема русла реки двойного трапециевидного сечения

Расчетные формулы для определения элементов живого сечения русла реки сложной (двойной трапециевидной) формы позволяют определять следующие гидрологические характеристики в соответствии с таблицей В.7.

Таблица В.7 — Расчетные формулы для определения элементов живого сечения русла реки сложной (двойной трапециевидной) формы

Приложение Г (рекомендуемое)

Порядок группировки значений входных данных с использованием формулы Стерджесса

Определение количества градаций значений случайной величины с использованием формулы Стерджесса осуществляется по следующей зависимости:

п = 1 + 3,322 • Ig/V, (Г.1)

где п — количество групп;

N — число единиц совокупности.

Ширина значения варьирующего признака (интервал) случайной величины определяется по формуле

_ ^гпах ~ ^min (Г 2)

П

где х_тах — максимальное значение признака в совокупности;

x_min — минимальное значение признака в совокупности.

Если х_тах или x_min сильно отличаются от смежных с ними значений вариантов в упорядоченном ряду значений группировочного признака, то для определения величины интервала следует использовать значения, несколько превышающие минимум, и несколько меньше, чем максимум.

Если размах вариации признака в совокупности велик и значения признака варьируют неравномерно, то применяют группировку с неравными интервалами, получаемыми путем объединения интервалов, содержащих небольшое количество показателей или не содержащих вообще ни одного показателя. Также объединение интервалов осуществляется в тех случаях, когда на основе исторических данных для показателей, соответствующих данным интервалам, не зафиксировано ни одного наводнения.

Таким образом, учитывая, что процесс наращивания обучающего множества предполагается осуществлять до достижения требуемого качества прогнозов, при компьютерной реализации ПАМ-НВ должны быть обеспечены следующие возможности:

• - получение первичных градаций значений наблюдаемого параметра с использованием формул (Г.1) и (Г.2) и формирование на их базе соответствующего справочника;

• - изменение полученного справочника градаций значений наблюдаемого параметра пользователем ПАМ-НВ.

Приложение Д (справочное)

Сведения для группировки единиц наблюдения входных переменных и справочники ПАМ-НВ

Д.1 Для группировки поперечных участков контролируемых рек-пунктов рекомендуется использовать таблицу Д.1.

Таблица Д.1 — Классификация поперечных участков рек-пунктов

Д.2 Для группировки глубин участков контролируемых рек-пунктов рекомендуется использовать таблицу Д.2.

Таблица Д.2 — Классификация средних глубин участков рек-пунктов и расположенных на них водохозяйственных систем

Д.З Для группировки морфологических параметров контролируемых рек-пунктов рекомендуется использовать таблицу Д.З.

Таблица Д.З — Классификация рек по морфологическим признакам (площадь, периметр и длина) реки-пункта

Примечание — В качестве допущения применена формула для определения периметра для многоугольника P = 3,722a/S.

Д.4 Для группировки параметров (в т. ч. геодезических), представленных в градусных углах, рекомендуется использовать таблицу Д.4.

Таблица Д.4 — Классификация параметров (в т. ч. геодезических), представленных в градусных углах

Окончание таблицы Д. 4

Д.5 Для группировки уклонов водной поверхности (русла) реки-пункта рекомендуется использовать таблицу Д.5.

Таблица Д.5 — Классификация уклона водной поверхности (русла) реки-пункта в равнинных районах и их примерные диапазоны значений

Д.6 Для группировки контролируемых рек по периодам ледостава или повышенного уровня воды рекомендуется использовать таблицу Д.6.

Таблица Д.6 — Классификация ВО по периодам повышенного уровня воды (паводкоопасного периода) и ледостава на реке-пункте

Д.7 Для группировки участков водосборов рекомендуется использовать таблицу Д.7.

Таблица Д.7 — Классификация гидрологических параметров водосборов рек-пунктов

Окончание таблицы Д. 7

Д.8 Для группировки запасов воды в снежном покрове (снегозапасов) и средних уклонов (левого и правого) участка водосбора реки-пункта рекомендуется использовать таблицу Д.8.

Таблица Д.8 — Классификация запасов воды в снежном покрове (снегозапасов) на участке водосбора и средних уклонов (левого и правого) участка водосбора реки-пункта

Д.9 Для группировки преобладающих типов уклонов склонов водосборов рекомендуется использовать таблицу Д.9.

Таблица Д.9 — Классификация преобладающего типа уклона склонов водосбора

Д.10 Для группировки типов объектов водохозяйственных систем на реке-пункте рекомендуется использовать таблицу Д.10.

Таблица Д.10 — Справочник типов объектов водохозяйственной системы на реке-пункте

Д.11 Для группировки площадей поверхностей водохозяйственных систем рекомендуется использовать таблицу Д.11.

Таблица Д.11 — Классификация водохозяйственных систем по морфометрическому признаку — площадь поверхности

Д. 12 Для группировки периметров поверхностей водохозяйственных систем рекомендуется использовать таблицу Д.12.

Таблица Д.12 — Классификация водохозяйственных систем по морфометрическому признаку — периметр поверхности

Д.13 Для группировки полезных объемов водохозяйственных систем рекомендуется использовать таблицу Д.13.

Таблица Д.13 — Классификация водохозяйственных систем по морфометрическому признаку — полезный объем

Д.14 Для группировки средних глубин водохозяйственных систем рекомендуется использовать таблицу Д.14.

Таблица Д.14 — Классификация водохозяйственных систем по морфометрическому признаку — средняя глубина

Д. 15 Для группировки численности населения и площадей НП рекомендуется использовать таблицу Д.15.

Таблица Д.15 — Классификация НП по численности населения и площадной характеристике

Д.16 Для группировки расположения НП относительно реки рекомендуется использовать таблицу Д.16.

Таблица Д.16 — Классификация расположения НП относительно реки

Д.17 Для группировки высот различных типов объектов над уровнем моря рекомендуется использовать таблицу Д.17.

Таблица Д.17 — Классификация высот над уровнем моря для различных типов объектов (водных объектов, водосборов, НП, метеостанций, гидропунктов, гидропостов и т. д.)

Д.18 Для группировки типов объектов, формирующих сведения о гидрологической обстановке, рекомендуется использовать таблицу Д.18.

Таблица Д.18 — Справочник типов объектов, формирующих сведения о гидрологической обстановке

Д. 19 Для группировки типов живых сечений створов реки рекомендуется использовать таблицу Д.19.

Таблица Д.19 — Справочник типов живых сечений створов реки

Д.20 Для группировки состояний поверхностей акваторий водных объектов рекомендуется использовать таблицу Д.20.

Таблица Д.20 — Справочник состояния поверхности акватории водного объекта

Д.21 Для группировки направлений ветра и течения воды в градусах и румбах рекомендуется использовать таблицу Д.21.

Таблица Д.21 — Направления ветра и течения воды

Окончание таблицы Д. 21

Д.22 Для группировки плотности воды при различных значениях ее температуры рекомендуется использовать таблицу Д.22.

Таблица Д.22 — Характеристика плотности воды при различных значениях ее температуры

Д.23 Для группировки типов объектов, формирующих сведения о метеорологической обстановке, рекомендуется использовать таблицу Д.23.

Таблица Д.23 — Справочник типов объектов, формирующих сведения о метеорологической обстановке

Д.24 Для группировки расходов воды на контролируемых реках рекомендуется использовать таблицу Д.24.

Таблица Д.24 — Классификация водного объекта по параметрам расхода воды

Д.25 Для группировки гидрологических параметров контролируемых рек рекомендуется использовать таблицу Д-25.

Таблица Д.25 — Классификация гидрологических параметров рек-пунктов

Примечание — В МКП суточные параметры подъема уровня воды в реке должны быть приведены к шагу наблюдения (прогноза) (рекомендуемый — Зч).

Д.26 Для группировки температур воздуха рекомендуется использовать таблицу Д.26.

Таблица Д.26 — Справочник градаций параметров: «Температура воздуха», «Преобладающая температура воздуха ночью (днем)», «Максимальная температура воздуха ночью (днем)»

Окончание таблицы Д. 26

Д.27 Для группировки барической тенденции и атмосферного воздуха рекомендуется использовать таблицу Д.27.

Таблица Д.27 — Классификация барической тенденции и атмосферного давления

Примечание — Отрицательная барическая тенденция (понижение давления) обычно связана с циклоном, облачностью и осадками. Положительная (повышение давления) барическая тенденция — с антициклоном, ясным небом и отсутствием осадков.

Д.28 Для группировки относительной влажности рекомендуется использовать таблицу Д.28.

Таблица Д.28 — Справочник градаций относительной влажности

Д.29 Для группировки скорости ветра рекомендуется использовать таблицу Д.29.

Таблица Д.29 — Классификация скорости ветра у земной поверхности (по шкале Бофорта)

Окончание таблицы Д. 29

Д.30 Для группировки параметров облачности рекомендуется использовать таблицу Д.30.

Таблица Д.30 — Классификация параметров облачности

Д.31 Для группировки атмосферной видимости рекомендуется использовать таблицу Д.31.

Таблица Д.31 — Классификация атмосферной видимости в зависимости от метеоусловий

¹) Н — высота наблюдений, Н = 12 м.

Д.32 Для группировки точки росы рекомендуется использовать таблицу Д.32.

Таблица Д.32 — Справочник градаций точки росы

Д.ЗЗ Для группировки типов осадков рекомендуется использовать таблицу Д.ЗЗ.

Таблица Д.ЗЗ — Справочник типов осадков

Д.34 Для группировки количества выпавших осадков рекомендуется использовать таблицу Д.34.

Таблица Д.34 — Справочник градаций количества выпавших осадков

Д.35 Для группировки температуры почвы (грунта) рекомендуется использовать таблицу Д.35.

Таблица Д.35 — Классификация температур почвы (грунта)

Д.36 Для группировки влажности почвы (грунта) рекомендуется использовать таблицу Д.36.

Таблица Д.36 — Классификация влажности почвы (грунта)

Д.37 Для группировки состояний поверхности почвы рекомендуется использовать таблицу Д.37.

Таблица Д.37 — Справочник состояний поверхности почвы

Д.38 Для группировки ландшафта местности рекомендуется использовать таблицу Д.38.

Таблица Д.38 — Справочник классификации ландшафта местности

Характеристика показателя

Равнинный ландшафт

Горная местность

Д.39 Для группировки типов преобладающих почвогрунтов местности рекомендуется использовать таблицу Д.39.

Таблица Д.39 — Справочник классификации преобладающего типа почвогрунтов местности

Д.40 Для группировки состава почвогрунтов рекомендуется использовать таблицу Д.40.

Таблица Д.40 — Справочник классификации состава почвогрунтов местности