Файл: Рождественский, А. В. Статистические методы в гидрологии.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 15.10.2024
Просмотров: 220
Скачиваний: 0
Более подробно эти функции будут рассмотрены в главе VII. Здесь лишь отметим, что критерий случайности (4.27) связан с ко эффициентом корреляции между смежными членами ряда соотно шением (4.28), а для условий более удаленных внутрирядных свя зей— зависимостью (4.29). В этом случае вводятся разности не ме жду смежными членами ряда, а между членами, удаленными на величину т.
Из равенства (4.28) следует, что если внутрирядная связь отсут ствует (г = 0), то 6 = 1; при наличии функциональной зависимости
(r= ± 1) 6 = 0 и 6 =2.
Таким образом, степень уклонения от единицы параметра 6 мо жет служить мерой оценки случайности (или неслучайности) рас сматриваемой статистической совокупности.
Как указывалось в § 1 настоящей главы, величина критической области для критерия случайности зависит от того уровня значи мости, который мы принимаем в качестве достаточной гарантии от совершения ошибки «первого рода». Эта ошибка заключается в том, что с принятым уровнем значимости мы можем отвергнуть нулевую гипотезу (о случайности формирования ряда) и принять альтерна тивную, в то время как верна нулевая гипотеза.
Величина 6 при п > 20 распределена по нормальному закону,
следовательно, критическая область для 6 с ^%-ным уровнем зна чимости будет определяться неравенством 6 < 8д,
где
1 1 |
Ч |
(4.30) |
|
|
Значения uq могут быть получены из таблицы нормального за
кона распределения.
Для п с 20 приведена табл. 4.15, заимствованная из работы [52].
Т а б л и ц а 4.15
Допустимые нижние пределы б для различных уровней значимости при я<20
Ч исло л ет наблю дений |
У ровни |
значим ости , |
% |
|
|
|
|
п |
0,1 |
1 |
5 |
|
|||
6 |
0.18 |
0,28 |
0,44 |
8 |
0.20 |
0,33 |
0,49 |
Ю |
0,24 |
0,38 |
0,53 |
12 |
0,28 |
0,41 |
0,56 |
14 |
0,31 |
0,45 |
0,59 |
16 |
0,34 |
0,48 |
0,61 |
18 |
0,37 |
0,50 |
0,63 |
20 |
0,39 |
0,52 |
0,65 |
239
Используя формулу (4.30) и таблицу нормального закона рас пределения, можно построить график, приведенный на рис. 4.6; здесь величина критических значений параметра 6 указана в зависимо сти от уровней значимости и числа лет наблюдений. Нанося на этот график значения параметров б, полученные для исследуемых стати стических совокупностей, легко установить, в какую сторону и на сколько значительно отклоняются они от среднего значения 6 = 1, при котором рассматриваемые ряды образуют статистически слу чайные совокупности.
Используем рассмотренный критерий и приведенный на рис. 4.6 график для оценки того, в какой мере ряды годового и максималь ного стока можно рассматривать как случайные совокупности.
Рис. 4.6. Зависимость |
параметра 6 |
Рис. 4.7. |
Зависимость |
параметра 6 |
|||||||
рядов годового стока и его критиче |
рядов максимального стока и его кри |
||||||||||
ских значений при различных уровнях |
тических |
значений |
при |
различных |
|||||||
значимости |
от числа лет |
наблюдений. |
уровнях |
значимости |
от числа лет на |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
блюдений. |
|
|
|
|
Результаты расчетов параметров б для |
рядов |
годового |
стока |
||||||||
приведены в табл. 4.16, а для максимального — в табл. 4.17. |
|
||||||||||
Полученные |
величины б нанесены |
на |
графики |
|
(рис. 4.6 и |
||||||
рис. 4.7). На рис. 4.6 видно, |
что значения б, |
полученные по эмпири |
|||||||||
ческим рядам, имеют отчетливую |
тенденцию смещения в сторону |
||||||||||
малых значений параметра |
б, т. е. |
в зону, характерную для стоха |
|||||||||
стически зависимых последовательностей. |
|
|
|
|
|
рядов |
|||||
Можно также |
отметить, |
что большинство исследуемых |
|||||||||
при п >40 |
характеризуется |
значениями |
параметра |
б, |
попадаю |
||||||
щими в критическую |
область менее 5%-ного уровня |
значимости. |
Это означает, что с более чем 95%-ной вероятностью можно утвер ждать, что в таких рядах имеется внутрирядная стохастическая связь.
В отличие от рассмотренного примера, рис. 4.7 показывает, что параметры рядов максимального стока располагаются достаточно
240
Т а б л и ц а 4.16
Величины параметра б рядов среднегодового стока
|
|
|
П лощ ад ь |
П ер и о д |
Ч исло |
|
Р ек а |
|
П ун кт |
в о д о сб о р а, |
5 |
||
|
наблю ден ий |
л е т |
||||
|
|
|
км2 |
|
||
|
|
|
|
|
|
|
Кама |
г. |
Березняки |
83 780 |
1881-1942 |
62 |
0,68 |
|
с. |
Добрянская |
118 200 |
1881-1935 |
55 |
0,84 |
Вишера |
г. |
Пермь |
167 800 |
1881-1953 |
73 |
0,73 |
с. |
Митраково |
9 020 |
1929-1942 |
14 |
0,70 |
|
Колва |
с. |
Подбобыка |
11 930 |
1928-1942 |
15 |
0,49 |
Чусовая |
с. |
Копчик |
11 160 |
1882-1932 |
51 |
0,76 |
|
г. |
Чусовские |
23 900 |
1881-1942 |
62 |
0,66 |
Белая |
с. |
Городки |
21 000 |
1919-1941 |
23 |
0,54 |
Бугоровка |
||||||
|
г. |
Уфа |
100 500 |
1878-1941 |
64 |
0,63 |
Уфа |
г. |
Б ирек |
121 300 |
1881-1941 |
61 |
0,60 |
с. |
Шафеево |
36 600 |
1913-1941 |
29 |
0,44 |
|
Тура |
г. |
Верхотурье |
4 700 |
1895-1916 |
22 |
0.74 |
Ница |
г. |
Тюмень |
55 250 |
1896-1957 |
62 |
0,50 |
г. |
Ирбит |
16 980 |
1892-1923 |
32 |
0,80 |
|
Пышма |
с. |
Богандин |
18 360 |
1895-1916 |
22 |
0,94 |
Каргалка |
с. |
Приютово |
751 |
1946-1958 |
13 |
0,40 |
Сакмара |
с. |
Новосергиевка |
1 340 |
1936-1959 |
23 |
0,56 |
Бузулук |
с. |
Елшанка |
22 500 |
1934-1955 |
22 |
0,36 |
с. |
Байгоровка |
1 810 |
1940-1955 |
16 |
0,44 |
|
Большой Кинель |
г. |
Бугуруслан |
6140 |
1939-1955 |
17 |
0,60 |
Урал |
г. |
Оренбург |
82300 |
1935-1960 |
26 |
0,59 |
Сакмара |
г. |
Кушум |
180 000 |
1881-1960 |
80 |
0,82 |
с. |
Сакмара |
28 700 |
1881-1961 |
81 |
0,78 |
|
Волга |
г. |
Тетюши |
1 179 000 |
1902-1917 |
16 |
0,69 |
|
г. |
Куйбышев |
1 210 000 |
1881-1935 |
55 |
0,64 |
Чаглинка |
г. |
Волгоград |
1 350 000 |
1881-1935 |
55 |
0,59 |
с. |
Павловка |
1 750 |
1892-1960 |
69 |
0,82 |
|
Ишим |
г. |
Петропавловск |
118 000 |
1893-1960 |
68 |
0,80 |
Нура |
с. |
Романовское |
146 000 |
1916-1960 |
45 |
0,66 |
Иртыш |
г. |
Усть-Камено |
1903-1957 |
55 |
0,86 |
|
„ |
с. |
горск |
179000 |
1903-1957 |
55 |
0,87 |
Шульба |
||||||
м |
г. |
Павлодар |
240 000 |
1903-1957 |
55 |
0,85 |
Тобол |
г. |
Тобол |
956 000 |
1892—1958 |
67 |
0,56 |
с. |
Гришенка |
13 400 |
1938-1957 |
20 |
0,61 |
|
,, |
г. |
Кустанай |
44 800 |
1931-1957 |
27 |
0,52 |
|
г. |
Курган |
137 000 |
1892-1960 |
69 |
0,65 |
Обь |
г. |
Ялуторовск |
210000 |
1892-1960 |
69 |
0,64 |
г. |
Новосибирск |
246000 |
1894-1959 |
6 6 |
0,60 |
|
Ока |
г. |
Муром |
188 000 |
1882-1955 |
74 |
0,77 |
Северная Двина |
г. |
Усть-Пинега |
350 100 |
1880-1958 |
79 |
0,66 |
Енисей |
с. |
Базаиха |
29 900 |
1903-1952 |
50 |
0,77 |
Неман |
г. |
Смалининкай |
81 200 |
1812—1958 |
147 |
0,78 |
Унжа |
г. |
Макарьев |
18 500 |
1896-1960 |
65 |
0,58 |
Чирчик |
г. |
Ходжикент |
10 600 |
1901-1959 |
59 |
0,72 |
16 З а к № 88 |
241 |
Т а б л и ц а 4.17
Величины параметра 6 рядов максимального стока
|
|
|
П лощ адь |
П ер и о д |
Ч исло |
£ |
Р е к а |
|
П ункт |
водосбора, |
наблю ден ий |
лет |
|
|
|
|
км2 |
|
||
|
|
|
|
|
|
|
Чусовая |
г. Чусовские |
23 900 |
1881-1942 |
62 |
1,05 |
|
|
|
Городкн |
21 000 |
1919-1941 |
23 |
1,05 |
Белая |
с. |
Бугоровка |
||||
|
г. |
Бирск |
121 300 |
1881-1917 |
37 |
1,13 |
|
|
|
121 300 |
1919-1941 |
23 |
0,74 |
Тагил |
с. |
Трошково |
7 380 |
1895-1917 |
23 |
0,71 |
Пышма |
с. |
Богандинское |
18 360 |
1895-1916 |
22 |
1,18 |
Урал |
г. |
Кушум |
179 500 |
1921-1941 |
21 |
0,80 |
Тавда |
г. |
Оренбург |
82 300 |
1927-1960 |
34 |
0,76 |
г. |
Тавда |
82 680 |
1906-1939 |
34 |
0,60 |
|
Волга |
г. |
Волгоград |
1 350 000 |
1881-1935 |
55 |
0,95 |
Самара |
г. |
Куйбышев |
1 210 000 |
1881-1935 |
55 |
0,94 |
с. |
Елшанка |
22 500 |
1933-1955 |
23 |
0,49 |
|
Бузулук |
с. |
Новосергиевка |
1 340 |
1936-1960 |
25 |
0,79 |
с. |
Байгоровка |
1 810 |
1933—1955 |
23 |
0,54 |
|
Большой Кинель |
г. |
Бугуруслан |
6140 |
1933-1955 |
23 |
0,65 |
Кама |
с. |
Добрянская |
118 200 |
1878-1921 |
44 |
1,15 |
|
г. |
Березники |
83 780 |
1881-1942 |
62 |
0,87 |
Сырдарья |
г. |
Пермь |
167 800 |
1881-1942 |
62 |
0,95 |
г. |
Беговат |
340 200 |
1910-1953 |
44 |
0,68 |
|
Кама |
с. |
Муново |
1884-1919 |
36 |
1,15 |
|
Вишера |
с. |
Сокольи Горы |
504 400 |
1881-1918 |
38 |
1,30 |
с. |
Митраково |
9 020 |
1901— 1924 |
24 |
1,27 |
|
Чусовая |
с. |
Копчик |
11 160 |
1881—1932 |
52 |
0,85 |
Белая |
г. |
Уфа |
100 500 |
1878-1941 |
64 |
1,10 |
Tvpa |
г. |
Тюмень |
55 250 |
1896-1941 |
46 |
0,80 |
Ница |
г. |
Ирбит |
16 980 |
1892-1923 |
32 |
0,99 |
Уфа |
с. |
Шафеево |
36 600 |
1912-1941 |
30 |
0,92 |
Tvpa |
г. |
Верхотурье |
4 700 |
1894-1923 |
30 |
0,70 |
Сакмара |
с. |
Сакмара |
28 700 |
1932-1960 |
29 |
1,07 |
Обь |
г. |
Новосибирск |
246 000 |
1894-1959 |
66 |
0,77 |
Днепр |
г. |
Киев |
188 000 |
1881-1955 |
75 |
0,98 |
Ока |
г. |
Муром |
1882—1918 |
37 |
1,01 |
|
Енисей |
с. |
Базаиха |
29 900 |
1903-1952 |
50 |
0,76 |
Неман |
г. |
Смалининкай |
81 200 |
1812-1958 |
147 |
0,99 |
Унжа |
г. |
Макарьев |
18 500 |
1896-1960 |
65 |
0,97 |
Чирчик |
г. |
Ходжикент |
10 600 |
1901-1959 |
59 |
1,08 |
равномерно относительно среднего значения 6 = 1, что свидетельст вует в целом о стохастически случайном формировании рядов мак симального стока.
Таким образом, цикличность рядов максимального стока, если она и имеется, носит чисто случайный характер, так как колебания параметра 6 около его математического ожиданий при 6 = 1 обус ловлены ошибками в определении 6 с подчинением их нормальному закону распределения.
Что касается рядов годового стока, то они в пределах проведен ного исследования обладают внутрирядной скоррелированностью, обусловливающей циклические колебания неслучайного характера.
242