Файл: Рождественский, А. В. Статистические методы в гидрологии.pdf

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 15.10.2024

Просмотров: 174

Скачиваний: 0

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

у = 0 , 6 1 * 7 + 0 , 5 8 * 5 - 0 , 4 1 ,

( 7 )

у = 1 , 3 6 * 2 - 0 , 4 5 * 8 + 0 , 5 7 ,

( В )

у ~ 0 , 4 8 * 4 + 1 , 6 1 * 5 — 2 , 5 0 ,

( 9 )

у = 0 , 4 4 * 4 + 0 , 8 2 * g - + 0 , 5 2 ,

( 1 0 )

у = 0 , 2 7 * i + 0 , 7 1 * 2 — 0 , 3 6 ,

( 1 1 )

y = 0 , 6 o * i + 1 , 3 0 ,

( 1 2 )

у — 0 , 7 1 * 7+ 1 , 0 5 ,

( 1 3 )

у = 1 , 0 8 * 2 + 0 , 3 0 ,

( 1 4 )

у = 1 ,1 0 * з - 1 , 3 5 ,

( 1 5 )

у = 0 , 5 8 * 4 + 2 , 8 0 ,

( 1 6 )

у = 1 , 9 1 * 5 — 1 ,2 5 ,

( 1 7 )

у = 0 , 9 1 * 6 - 6 , 3 9 ,

( 1 8 )

у = 1 , 0 5 * 8 + 1 ,1 8 5 .

( 1 9 )

Оценка коэффициентов регрессии

полученных уравне-

° кз

ний представлена в табл. 6.4. В этой таблице приведены также множественные коэффициенты корреляции (R) , число лет наблюде­ ний (п), использованных для составления уравнения регрессии, и

общая длительность ряда (Лт), включающего наблюденные и вос­ становленные значения стока.

 

 

 

Т а б л и ц а

6.4

 

 

 

 

 

Оценка параметров уравнений регрессии

 

 

 

 

 

 

k .jz.

 

 

 

n

N

 

Уравнение

 

J1 kj

 

R

 

 

7 = i

7 = 2

7 = 3

 

лет

лет

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

О)

2,13

3,91

2,07

0,98

 

и

6 8

 

(2 )

3,89

5,97

2,42

0,99

 

1 2

63

 

(3)

4,00

4,08

3,49

0,99

 

1 2

62

 

(4)

6,38

6,23

 

0,99

 

1 1

79

 

(5)

4,20

5,03

 

0,99

 

1 2

63

 

(6 )

7,67

5,27

 

0,99

 

1 1

77

4

(7)

8,40

2,23

 

0,97

 

1 2

69

 

(8 )

10,7

2 , 6 6

 

0,98

 

1 2

6 6

 

(9)

4,13

4,49

 

0,91

 

1 2

70

 

(Ю)

3,12

3,28

 

0 , 8 6

.

1 2

70

 

(И)

3,24

5,34

 

0,98

1 1

64

 

(1 2 )

8,18

 

 

0,93

 

1 1

82

 

(13)

1 0 , 6

 

 

0,95

 

1 2

81

 

(14)

1 2 , 1

 

 

0,96

 

1 2

6 6

 

(15)

8 , 0 0

 

 

0,93

 

1 1

80

 

(16)

3,09

 

 

0 , 6 8

 

1 2

70

 

(17)

3,45

 

 

0,72

 

1 2

75

 

(18)

15,4

 

 

0,98

 

1 2

6 8

 

(19)

3,26

 

 

0,70

 

1 2

83

 

342


Опираясь на значения у-

можно оценить, какому уравне­

 

°Ч

нию следует отдать предпочтение. В отношении уравнений, вклю­

чающих один аналог, ответ однозначно определяется

величиной

Y —

Ь}

уравнение, имеющее большую величину, более

надежно.

Ok,

 

 

Применительно к уравнениям, включающим 2, 3 и более перемен­ ных, лучшим будет уравнение, у которого больше наименьшая ве­

личина умин . Так, применительно к уравнению (3) имеем:

наименьшее значение уМин=—kj- = 3,49, но одновременно эта вели-

°Ч

чина является наибольшей среди других наименьших величин (2,07; 2,42). Таким образом уравнение (3) оказывается более на­ дежным.

Высокие значения множественных коэффициентов корреляции обусловлены высокими величинами парных коэффициентов корре­ ляции пункта приведения с принятыми аналогами, которые полу­ чены по наблюденным данным за весь период.

Матрица парных коэффициентов корреляции симметрична и поэтому приведена лишь до главной диагонали. Нумерация столб­ цов и строчек приведена в соответствии с номерами табл. 6.3.

По уравнениям регрессии (1) — (19) восстанавливался речной сток р. Сож у г. Славгорода за период наблюдений в пунктах-ана­ логах. Далее, по ряду в N лет, включающему наблюденные вели­

чины годового стока за период с 1957 по 1968 г. и восстановлен­

ные значения, рассчитывались параметры ряда (у, Cr, Cs), кото­

рые сведены в табл. 6.6. Из данных этой таблицы следует, что наилучшая сходимость выборочных параметров восстановленных

рядов с наблюденными данными за весь период = 6,10; Cv= 0,29; Cs= 1,11) отмечается для первых трех вариантов (приведение по

трем аналогам). При наличии 19 вариантов приводки, естественно, возникает вопрос, как наиболее рационально использовать эти ва­ рианты. Очевидно, что в соответствии с оценками уравнений, при­ веденными в табл. 6.4 и 6.6, прежде всего целесообразно использо­ вать уравнение (3), у которого более высокие значения умин =

= — —= 3,49. Однако это уравнение позволяет удлинить ряд стока

р. Сож в пределах совместных наблюдений, имеющихся по рекаманалогам х2, Хв, х8 (р. Сож — г. Гомель, р. Днепр — г. Речица,

р. Припять — г. Мозырь), т. е. за 1900—1930; 1935—1940; 1944— 1956 гг. На втором месте по надежности стоит уравнение (2), ко­ торое использовано для восстановления стока тех лет, для которых имеются совместные наблюдения на реках-аналогах х2, х2, х8, не

343


совпадающие с тем периодом, который уже использован при рас­ четах по уравнению (1). В данном случае это оказался период

1931—1934 гг.

Аналогичным образом использовано уравнение (3), которое по­ зволило дополнить уже восстановленный ряд сведениями за

1886—1887 и 1895—1899 гг.

 

 

 

 

Т а б л и ц а

6.5

 

 

 

 

 

 

Матрица парных коэффициентов корреляции 1

 

 

Г

0

1

7

2

 

3

4

5

6

8

0

1

0,83

0,85

0,96

0,75

0,79

0,81

0,91

0,45

1

 

1

0,98

0,79

0,60

0,73

0 , 6 8

0,85

0,23

7

 

 

1

0,83

0,64

0,73

0,70

0,87

0,28

2

 

 

 

1

0,79

0,75

0,85

0,90

0,48

3

 

 

 

 

1

 

0,62

0,59

0,84

0,39

4

 

 

 

 

 

 

1

0,64

0,73

0,31

5

 

 

 

 

 

 

 

1

0 , 6 8

0,40

6

 

 

 

 

 

 

 

 

1

0,38

8

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

1 Номера даны по табл. 6.3.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица

6.6

 

 

 

 

Параметры ряда годового стока р. Сож у г. Славгорода, полученные

 

в результате приведения исходного ряда к длительному периоду по различным

 

 

 

 

уравнениям

регрессии

 

 

 

 

 

 

Уравнение

У

 

 

Уравнение

У

 

cv

 

 

(1 )

6,26

0,29

0,73

(1 0 )

6,04

0,24

0,58

 

(2 )

6,06

0,29

0,84

(И)

5,96

0,26

0,82

 

(3)

5,84

0,28

0,64

(1 2 )

5,78

0

, 2

1

1,08

4

(4)

5,44

0,23

0,80

(13)

5,96

0

, 2

2

0,95

 

(5)

6,03

0,26

0,80

(14)

5,98

0,29

0,85

 

(6 )

5,59

0,24

0,76

(15)

5,12

0,26

1,03

 

(7)

6,19

0,28

0,74

(16)

6,06

0,18

1,28

 

(8 )

6 , 0 2

0,32

0 , 8 6

(17)

6,32

0,36

0,79

 

(9)

6,53

0,37

0,80

(18)

5,86

0,23

0,49

 

 

 

 

 

(19)

5,82

0

, 2

2

0,53

 

П р и м е ч а н и е . Фактические значения параметров ряда годового стока р. Сож у г. Славгорода за весь период наблюдений (1897—1968 гг.) равны: (/=6,10 л/с-км 2, С„ = 0,29, С*=1,11.

344


Таким образом, получился ряд с использованием трех аналогов по различным уравнениям регрессии. Параметры ряда величин го­ дового стока р. Сож у г. Славгорода, восстановленного указанным образом, оказались равными: у = 6,03; Cv = 0,29; Cs= 0,76, т. е. хо­

рошо соответствующими наблюденным значениям за весь период наблюдений.

Аналогичным образом был получен восстановленный ряд с использованием двух аналогов и одного аналога. В этих случаях эффект приведения оказался несколько меньшим, чем для трех аналогов. Действительно, параметры распределения для восста­ новленного ряда по двум аналогам с использованием уравнений

(4), (5) и (9) равны: г/ = 5,45, Cv = 0,23, Cs= 0,78, что хуже соот­

ветствует наблюденным данным по сравнению с приведенным по

трем аналогам. И наконец,

с использованием уравнений (12) —

(14), (16) и (17) получены

параметры для одного аналога: у =

= 5,89, С„ = 0,25, Cs= 0,92.

 

Представим общую сводку периодов восстановления речного

стока по трем, двум и одному аналогу:

1944—1956 гг.—

 

3 а н а л о га :

1900—1930,

1935—1940,

(3),

 

 

 

 

по уравнению

 

1931— 1934

гг,—

 

(2);

 

1886, 1887,

1885— 1899

гг,—

(1);

2 а н а л о га :

1882— 1917,

1921— 1939,

1945—1956 гг,—

(4),

 

 

 

 

по уравнению

 

1918—1920,

1940 гг.—

 

(5),

 

1944 г ,—

 

 

(9);

1 ан ал ог:

1895—1930,

1935—1940,

1942, 1944—1956 гг.—

 

1931— 1934

гг.—

 

по уравнению

(12),

 

 

(13),

 

1882—1894

гг,—

 

(14),

 

1881 г,—

 

 

(16),

 

1941— 1943 гг,—

 

(17).

Помимо хорошей сходимости параметров распределения, по­ лученных по наблюденным и восстановленным рядам, отмечается вполне удовлетворительное соответствие самих рядов (наблюден­ ных и восстановленных), что следует из рис. 6.5.

Рассмотренные примеры использования математического аппа­ рата множественной линейной регрессии для приведения коротких гидрологических рядов к длительному периоду не исчерпывают возможностей его применения в гидрологических расчетах. Так, множественная линейная корреляция применяется в прогностиче­ ских целях, когда составляется уравнение множественной линей­

ной регрессии зависимой переменной

(предиктант — прогнозируе­

мая характеристика) с независимыми переменными

(предик­

торы— факторы,

определяющие

прогнозируемые

явления).

Частным случаем

подобных линейных зависимостей

является

3 4 5