Способ определения местных климатических параметров ливневых дождей

Изобретение относится к области метеорологии и может быть использовано для определения местных климатических параметров ливневых дождей. Сущность: устанавливают на местности один автоматический дождемер. В течение заданного временного интервала осуществляют запись текущих значений времени и количества выпавших за это время осадков. Рассчитывают силу каждого дождя. Формируют выборку из ливневых дождей, сила которых превышает установленное значение, и сортируют их в порядке убывания. Определяют множество чисел случаев выпадения ливневых дождей данной силы. Формируют множество сумм случаев выпадения ливневых дождей. Формируют множество средней повторяемости однократного превышения сил дождя в течение заданного временного интервала. Формируют множество периодов однократного превышения сил дождя. Формируют множество климатических констант. Определяют климатическую константу как среднее значение из множества климатических констант. В различных точках местности устанавливают дополнительные автоматические дождемеры. Выполняют измерения, аналогичные указанным выше, и формируют выборку из ливневых дождей, сила которых превышает установленное значение. Формируют общую выборку, объединяя данную выборку и выборку, сформированную по результатам измерений, полученных одним автоматическим дождемером. Технический результат: снижение продолжительности работ, повышение точности определения местных климатических параметров ливневых дождей. 3 з.п. ф-лы, 4 ил.

 

Изобретение относится к способам определения местных климатических параметров ливневых дождей, необходимых для гидравлического расчета сетей водоотведения поверхностного стока.

Известен способ определения величины климатического коэффициента «к», описанный в методах расчета ливневого стока Горбачева П.Ф., (см. П.Ф. Горбачев, Методы расчета ливневого стока. // Издательство «Власть Советов» при Президиуме ВЦИК, Москва, 1937 г. стр. 25-26. Выкопировка прилагается.) для средних условий центральной части СССР принимается равной 1, исходя из формулы НКПС 1931 г, согласно циркуляру НКПССтроя от 20/III 1931 г. «О нормах расчета поверхностных вод», а для других районов определяется из равенства:

и

М₁ - наибольшее значение суточного количества дождевых осадков, наблюдавшихся в среднем на метеорологических станциях района, желательно в течение 30 лет или, при неимении достаточных наблюдений, за меньший период времени, но не менее 15 лет.

М₂ - среднее арифметическое взятых по отдельным годам наибольших суточных количеств дождевых осадков, наблюдавшихся на метеорологических станциях района, желательно за 30 лет, а при неимении - за меньший период времени, сколько то окажется возможным.

Недостатками этого способа являются:

- большая продолжительность выполнения работ, т.к. запись измеряемых величин должна производиться в течение Т лет, где Т>30 лет;

- невысокая точность, т.к. определения климатических параметров возможно только для районов и не учитывает специфику климата в городах.

Наиболее близким аналогом к заявляемому способу служит способ определения местных климатических параметров ливневых дождей, описанный в монографии Зака Г.Л. (см. Зак Г.Л. Водостоки: Основы рационального проектирования и расчета. // Издательство министерства коммунального хозяйства РСФСР. Москва, 1952. с. 14-17. Выкопировка прилагается.), предусматривающий то, что

устанавливают на местности в точке А один автоматический дождемер, выполненный с возможностью записи текущих значений измеряемых величин времени t с шагом Δt и количества h_Δt выпавших осадков за время Δt,

производят запись измеряемых величин в течение T лет,

определяют время начала t_нач,i и конца t_кон,i каждого i-го дождя в точке А, а также количество h_i выпавших осадков за весь период i-го дождя в течение T лет,

определяют силу Δ_i каждого дождя по формуле где t_i=t_кон,i-t_нач,i,

формируют выборку АА из n ливневых дождей с силой Δ_i>S, округляют их значения до k знаков после запятой, k=0, 1, 2,

сортируют их в порядке убывания Δ₁,Δ₂,…,Δ_j,…,Δ_n так, что бы Δ₁>Δ₂,…,Δ_j-1>Δ_j,…,Δ_n-1>Δ_n,

определяют множество m₁,m₂,…,m_j,…,m_n чисел случаев выпадения ливневых дождей силы Δ_j * kk, m_j≥1,kk<1,

формируют множество mm₁, mm₂,…,mm_j,…,mm_n сумм случаев выпадения ливневых дождей, mm₁=m₁, mm_j=m_j-1+m_j,

формируют множество kkk_l, kkk₂,…,kkk_j,…,kkk_n средней повторяемости однократного превышения сил дождя в течение T лет, kkk_j=mm_j/Т,

формируют множество p₁,p₂,…,p_j,…,р_n периодов однократного превышения сил дождя, р_j=1/kkk_j,

формируют множество рр₁, рр₂,…,pp_j,…,рр_n,

формируют множество климатических констант μ₁,μ₂,…,μ_j,…μ_n,

определяют климатическую константу

Для указанного способа характерны следующие недостатки:

- большая продолжительность выполнения работ, т.к. запись измеряемых величин должна производиться в течение T лет, где T>20. Например, в наиболее близком аналоге T=26 лет;

- невысокая точность, т.к. измерение параметров происходит только в одной точке. При этом, например, на расстоянии одного километра значения измеряемых параметров могут уже существенно отличаться ввиду высокой неравномерности выпадения дождей.

Задачей настоящего изобретения является снижение продолжительности и повышение точности выполнения работ по определению местных климатических параметров ливневых дождей.

Поставленная задача решается тем, что в известном способе, в соответствии с которым:

устанавливают на местности в точке А один автоматический дождемер, выполненный с возможностью записи текущих значений измеряемых величин времени t с шагом Δt и количества h_Δt выпавших осадков за время Δt,

производят запись измеряемых величин в течение T лет,

определяют время начала t_нач,i и конца t_кон,i каждого i-го дождя в точке А, а также количество h_i выпавших осадков за весь период i-го дождя в течение T лет,

определяют силу Δ_i каждого дождя по формуле где t_i=t_кон,_i-t_нач,i,

формируют выборку АА из n ливневых дождей с силой Δ_i>S, округляют их значения до k знаков после запятой, k=0, 1, 2,

сортируют их в порядке убывания Δ_l,Δ₂,…,Δ_j,…,А_n так, что бы Δ₁>Δ₂,…,Δ_j-1>Δ_j,…,Δ_n-1>Δ_n,

определяют множество m_l,m₂,…,m_j,…,m_n чисел случаев выпадения ливневых дождей силы Δ_j*kk, m_j≥1, kk<1,

формируют множество mm_l,mm₂,…,mm_j,…,mm_n сумм случаев выпадения ливневых дождей, mm₁=m₁, mm_j=m_j-1+m_j,

формируют множество kkk₁, kkk₂,…,kkk_j,…,kkk_n средней повторяемости однократного превышения сил дождя в течение Т лет, kkk_j=mm_j/T,

формируют множество p_l,p₂,…,p_j,…,р_n периодов однократного превышения сил дождя, p_j=1/kkk_j,

формируют множество рр₁, рр₂,…, pp_j,…,рр_n,pp_j=ƒ₁(р_j),

формируют множество климатических констант μ₁,μ₂,…,μ_j,…,μ_n,μ_j=ƒ₂(Δ_j,p_j),

определяют климатическую константу

в соответствии с настоящим изобретением устанавливают N дополнительных автоматических дождемеров в разных точках В_r местности, выполненных с возможностью записи текущих значений измеряемых величин времени t с шагом Δt и количества h_Δt выпавших осадков за время Δt, r=1,2,…,N;

- определяют время начала и конца каждого ii-го дождя в точках В_r местности, а также количество выпавших осадков за весь период ii-го дождя в течение T лет;

- определяют силу каждого дождя по формуле где

- формируют выборки ВВ_r из ливневых дождей с силой округляют их значения до k знаков после запятой, k=0, 1, 2;

- выборку из n ливневых дождей формируют путем объединения N выборок ВВ_r и выборки АА, при этом а

Возможен вариант развития, когда

Возможен вариант развития, когда

Возможен вариант развития, когда S>1.

Отличительными признаками заявляемого способа является:

1. Установка N дополнительных автоматических дождемеров точках В_r местности, выполненных с возможностью записи текущих значений измеряемых величин времени t с шагом Δt и количества h_Δt выпавших осадков за время Δt, r=1, 2, …, N;

2. Определение времени начала и конца каждого ii-го дождя в точках В_r местности, а также количества выпавших осадков за весь период ii-го дождя в течение T лет;

3. Определение силы каждого дождя по формуле где

4. Формирование выборки ВВ_r из ливневых дождей с силой округляя их значения до k знаков после запятой, k=0, 1, 2;

5. Формирование выборки из n ливневых дождей путем объединения N выборок ВВ_r и выборки АА;

6. Увеличение выборки до

7. Вычисление

По сведениям, имеющимся у авторов, все отличительные признаки не известны. Совместное их применение позволит:

- снизить продолжительность выполнения работ, т.к. в соответствии с предлагаемым изобретением достаточно запись измеряемых величин производить в течение T>5 лет;

- повысить точность, т.к. измерение параметров происходит не в одной точке. Поэтому, уменьшается погрешность из-за высокой неравномерности выпадения дождей.

Краткое описание чертежей.

На фиг. 1 представлен пример схемы установки дождемеров; на фиг. 2 - сравнение выборок АА и ВВ_r; на фиг. 3 - приведены результаты сортировки выборки из n ливневых дождей; на фиг. 4 оказаны значения μ_j в зависимости от p_j и результаты аппроксимации.

Осуществление изобретения.

Осуществление изобретения продемонстрировано (см. фиг. 1) на системе, включающей дождевую тучу 1, один автоматический дождемер 2, установленный в точке А и выполненный с возможностью записи текущих значений измеряемых величин времени t с шагом Δt и количества h_Δt выпавших осадков за время Δt.

В соответствии с настоящим изобретением:

- дополнительно устанавливают N дополнительных автоматических дождемеров 3 в разных точках В_r местности, выполненных с возможностью записи текущих значений измеряемых величин времени t с шагом Δt и количества h_Δt выпавших осадков за время Δt, r=1, 2, …, N. На фиг. 1 в качестве примера показан вариант, когда N=34;

- производят запись измеряемых величин в течение T лет;

- определяют время начала t_нач,i и конца t_кон,i каждого i-го дождя в точке А, а также количество h_i выпавших осадков за весь период i-го дождя в течение T лет;

- определяют силу Δ_i каждого дождя по формуле где t_i=t_кон,i-t_нач,_i;

- формируют выборку АА из n ливневых дождей с силой Δ_i>S, округляют их значения до k знаков после запятой, k=0, 1, 2. На фиг. 2 в качестве примера позицией 4 показана выборка АА;

- определяют время начала и конца каждого ii-го дождя в точках В_r местности, а также количество выпавших осадков за весь период ii-го дождя в течение T лет;

- определяют силу каждого дождя по формуле где

- формируют выборки ВВ_r из ливневых дождей с силой округляют их значения до k знаков после запятой, k=0, 1, 2. На фиг. 2 в качестве примера позицией 5 показана выборка ВВ_r;

- выборку из n ливневых дождей формируют путем объединения N выборок ВВ_r и выборки АА, при этом

- сортируют ливневые дожди в порядке убывания Δ₁, Δ₂,…, Δ_j,…, Δ_n так, что бы Δ₁>Δ₂,…,Δ_j-1>Δ_j,…,Δ_n-1>Δ_n; на фиг. 3 в качестве примера позицией 6 показаны результаты такой сортировки;

- определяют множество m_l,m₂,…,m_j,…,m_n чисел случаев выпадения ливневых дождей силы Δ_j*kk, m_j≥1, kk<1;

- формируют множество mm₁,mm₂,…,mm_j,…,mm_n сумм случаев выпадения ливневых дождей, mm₁=m₁, mm_j=m_j-1+m_j;

- формируют множество kkk₁,kkk₂,…,kkk_j,…,kkk_n средней повторяемости однократного превышения сил дождя в течение T лет, kkk_j = mm_j/(T * N);

- формируют множество р₁,р₂,…,p_j,…,р_n периодов однократного превышения сил дождя, р_j=1/kkk_j;

- формируют множество рр₁, рр₂,…,рр_j,…,рр_n,pp_j=ƒ₁(р_j). Одним из вариантов развития является вариант, когда

- формируют множество климатических констант μ₁,μ₂,…,μ_j,…,μ_n, μ_j=ƒ₂(Δ_j,р_j). Одним из вариантов развития является вариант, когда На фиг. 4 в качестве примера позицией 7 показаны значения μ_j в зависимости от р_j.

- определяют климатическую константу На фиг. 4 в качестве примера позицией 8 показаны значения Δ_j в зависимости от р_j по зависимости

На фиг. 4 для сравнения позицией 9 показаны значения Δ_j в зависимости от p_j полученные при условии, что выборку из n ливневых дождей формируют только из выборки АА. Из него видно, что степень достоверности данных, полученных по предлагаемому изобретению не ниже, чем данных полученных по прототипу при сокращении продолжительности работ не менее, чем в 5 раз. Это доказывает его промышленную применимость.

1. Способ определения местных климатических параметров ливневых дождей, заключающийся в том, что

устанавливают на местности в точке А один автоматический дождемер, выполненный с возможностью записи текущих значений измеряемых величин времени t с шагом Δt и количества h_Δt выпавших осадков за время Δt,

производят запись измеряемых величин в течение T лет,

определяют время начала t_нач,i и конца t_кон,i каждого i-го дождя в точке А, а также количество h_i выпавших осадков за весь период i-го дождя в течение T лет,

определяют силу Δ_i каждого дождя по формуле где t_i=t_кон,i-t_нач,i,

формируют выборку АА из n ливневых дождей с силой Δ_i>S, округляют их значения до k знаков после запятой, k=0, 1, 2,

сортируют их в порядке убывания Δ_l,Δ₂,…,Δ_j,…,Δ_n так, чтобы Δ₁>Δ₂,…,Δ_j-1>Δ_j,…,Δ_n-1>Δ_n,

определяют множество m₁,…m₂,…m_j,…,m_n чисел случаев выпадения ливневых дождей силы Δ_j * kk, m_j≥1, kk<1,

формируют множество mm₁,mm₂,…,mm_j,…,mm_n сумм случаев выпадения ливневых дождей, mm₁=m_l, mm_j=mm_j-1+m_j,

формируют множество kkk₁, kkk₂,…,kkk_j,…,kkk_n средней повторяемости однократного превышения сил дождя в течение T лет, kkk_j=mm_j/T,

формируют множество p₁,p₂,…,p_j,…,p_n периодов однократного превышения сил дождя, p_j=1/kkk_j,

формируют множество pp₁,pp₂,…,pp_j,…,рр_n, pp_j=ƒ₁(р_j),

формируют множество климатических констант μ₁,μ₂,…,μ_j,…,μ_n, μ_j=определяют климатическую константу

отличающийся тем, что устанавливают N дополнительных автоматических дождемеров в разных точках В_r местности, выполненных с возможностью записи текущих значений измеряемых величин времени t с шагом Δt и количества h_Δt выпавших осадков за время Δt, r=1, 2,…, N,

определяют время начала и конца каждого ii-го дождя в точках В_r местности, а также количество выпавших осадков за весь период ii-го дождя в течение T лет,

определяют силу каждого дождя по формуле где

формируют выборки ВВ_r из ливневых дождей с силой округляют их значения до k знаков после запятой, k=0, 1, 2,

выборку из n ливневых дождей формируют путем объединения N выборок ВВ_r и выборки АА, при этом

2. Способ определения местных климатических параметров ливневых дождей по п. 1, отличающийся тем, что

3. Способ определения местных климатических параметров ливневых дождей по п. 1, отличающийся тем, что

4. Способ определения местных климатических параметров ливневых дождей по п. 1, отличающийся тем, что S>1.