ZAKŁAD OCHRONY I KSZTAŁTOWANIA
ŚRODOWISKA
WYDZIAŁ INŻYNIERII ŚRODOWISKA
PRZEDMIOT:
HYDROLOGIA
PROWADZĄCY:
dr inż. Bogdan Ozga-Zieliński
Dla:
Inżynieria Środowiska sem. III
ĆWICZENIA AUDYTORYJNE:
5
TEMAT :
Bilans wodny zlewni. Układ roku hydrologicznego.
Przepływy
charakterystyczne. Przepływy główne I i II rzędu.
Bilans wodny zlewni. Układ roku hydrologicznego.
Przepływy charakterystyczne. Przepływy główne I i II rzędu.
HYDROLOGIA
Opady atmosferyczne na powierzchnię lądu i erozja wodna
Bilans wodny zlewni. Układ roku hydrologicznego.
Przepływy charakterystyczne. Przepływy główne I i II rzędu.
HYDROLOGIA
Sieć rzeczna
Bilans wodny zlewni. Układ roku hydrologicznego.
Przepływy charakterystyczne. Przepływy główne I i II rzędu.
HYDROLOGIA
Dowolnie wybrany przekrój koryta rzeki
Bilans wodny zlewni. Układ roku hydrologicznego.
Przepływy charakterystyczne. Przepływy główne I i II rzędu.
HYDROLOGIA
Wyznaczanie granic zlewni rzecznej
Bilans wodny zlewni. Układ roku hydrologicznego.
Przepływy charakterystyczne. Przepływy główne I i II rzędu.
HYDROLOGIA
Zlewnia hydrologiczna kontrolowana
Posterunek
pomiarowy
O
rz
Bilans wodny zlewni. Układ roku hydrologicznego.
Przepływy charakterystyczne. Przepływy główne I i II rzędu.
HYDROLOGIA
Zasilanie zlewni hydrologicznej
O
rz
Posterunki
pomiaru opadu
Bilans wodny zlewni. Układ roku hydrologicznego.
Przepływy charakterystyczne. Przepływy główne I i II rzędu.
HYDROLOGIA
Zasilanie zlewni hydrologicznej
Bilans wodny zlewni. Układ roku hydrologicznego.
Przepływy charakterystyczne. Przepływy główne I i II rzędu.
HYDROLOGIA
Zasilanie zlewni hydrologicznej
Bilans wodny zlewni. Układ roku hydrologicznego.
Przepływy charakterystyczne. Przepływy główne I i II rzędu.
HYDROLOGIA
Zasilanie zlewni hydrologicznej
Bilans wodny zlewni. Układ roku hydrologicznego.
Przepływy charakterystyczne. Przepływy główne I i II rzędu.
HYDROLOGIA
Zasilanie zlewni hydrologicznej
P
i
A
i
n
i
i
i
śr
P
A
A
P
1
1
O
rz
Opad średni obszarowy
n
i
i
i
śr
E
A
A
E
1
1
Bilans wodny zlewni. Układ roku hydrologicznego.
Przepływy charakterystyczne. Przepływy główne I i II rzędu.
HYDROLOGIA
Straty na parowanie terenowe
E
i
A
i
O
rz
Parowanie średnie obszarowe
Bilans wodny zlewni. Układ roku hydrologicznego.
Przepływy charakterystyczne. Przepływy główne I i II rzędu.
HYDROLOGIA
Bilans wodny zlewni naturalnej
P
E
O
r
z
R
Bilans wodny zlewni. Układ roku hydrologicznego.
Przepływy charakterystyczne. Przepływy główne I i II rzędu.
HYDROLOGIA
Bilans wodny zlewni naturalnej
P
E
O
r
z
R
r
i
p
s
j
k
g
R
R
R
R
R
R
R
R
Rodzaje retencji
g
R
k
R
j
R
s
R
p
R
i
R
r
R
- gruntowa
- koryt rzecznych
- jezior
- pokrywy śnieżnej
- powierzchniowa
- intercepcji
- roślinności
Bilans wodny zlewni. Układ roku hydrologicznego.
Przepływy charakterystyczne. Przepływy główne I i II rzędu.
HYDROLOGIA
Bilans wodny zlewni naturalnej
Rodzaje retencji
g
R
k
R
j
R
s
R
p
R
i
R
r
R
- gruntowa
- koryt rzecznych
- jezior
- pokrywy śnieżnej
- powierzchniowa
- intercepcji
- roślinności
Retencja gruntowa
Retencja strefy aeracji
Retencja strefy saturacji
Bilans wodny zlewni. Układ roku hydrologicznego.
Przepływy charakterystyczne. Przepływy główne I i II rzędu.
HYDROLOGIA
Bilans wodny zlewni naturalnej
Rodzaje retencji
g
R
k
R
j
R
s
R
p
R
i
R
r
R
- gruntowa
- koryt rzecznych
- jezior
- pokrywy śnieżnej
- powierzchniowa
- intercepcji
- roślinności
Retencja koryt rzecznych
i retencja jezior
Retencja koryt rzecznych i jezior
Bilans wodny zlewni. Układ roku hydrologicznego.
Przepływy charakterystyczne. Przepływy główne I i II rzędu.
HYDROLOGIA
Bilans wodny zlewni naturalnej
Rodzaje retencji
g
R
k
R
j
R
s
R
p
R
i
R
r
R
- gruntowa
- koryt rzecznych
- jezior
- pokrywy śnieżnej
- powierzchniowa
- intercepcji
- roślinności
Retencja pokrywy śnieżnej
Retencja pokrywy śnieżnej
Bilans wodny zlewni. Układ roku hydrologicznego.
Przepływy charakterystyczne. Przepływy główne I i II rzędu.
HYDROLOGIA
Bilans wodny zlewni naturalnej
Rodzaje retencji
g
R
k
R
j
R
s
R
p
R
i
R
r
R
- gruntowa
- koryt rzecznych
- jezior
- pokrywy śnieżnej
- powierzchniowa
- intercepcji
- roślinności
Retencja powierzchniowa
Retencja powierzchniowa
Bilans wodny zlewni. Układ roku hydrologicznego.
Przepływy charakterystyczne. Przepływy główne I i II rzędu.
HYDROLOGIA
Bilans wodny zlewni naturalnej
Rodzaje retencji
g
R
k
R
j
R
s
R
p
R
i
R
r
R
- gruntowa
- koryt rzecznych
- jezior
- pokrywy śnieżnej
- powierzchniowa
- intercepcji
- roślinności
Retencja Intercepcji
Retencja intercepcji
Bilans wodny zlewni. Układ roku hydrologicznego.
Przepływy charakterystyczne. Przepływy główne I i II rzędu.
HYDROLOGIA
Bilans wodny zlewni naturalnej
Rodzaje retencji
g
R
k
R
j
R
s
R
p
R
i
R
r
R
- gruntowa
- koryt rzecznych
- jezior
- pokrywy śnieżnej
- powierzchniowa
- intercepcji
- roślinności
Retencja roślinności
Retencja roślinności
Bilans wodny zlewni. Układ roku hydrologicznego.
Przepływy charakterystyczne. Przepływy główne I i II rzędu.
HYDROLOGIA
Bilans wodny zlewni naturalnej
P
E
O
r
z
R
Okres bilansowy Δt
Dekada
Miesiąc
Rok
Pół roku
Bilans wodny zlewni. Układ roku hydrologicznego.
Przepływy charakterystyczne. Przepływy główne I i II rzędu.
HYDROLOGIA
Bilans wodny zlewni naturalnej
P
E
O
r
z
R
Okres bilansowy Δt
Dekada
Miesiąc
Rok
Pół roku
k
p
R
O
E
P
R
rz
Bilans wodny zlewni. Układ roku hydrologicznego.
Przepływy charakterystyczne. Przepływy główne I i II rzędu.
HYDROLOGIA
Bilans wodny zlewni naturalnej
P
E
O
r
z
R
Okres bilansowy Δt
Dekada
Miesiąc
Rok
Pół roku
Składniki bilansu przedstawiane są w postaci wysokości warstwy wody [mm]
równomiernie pokrywającej powierzchnię zlewni
k
p
R
O
E
P
R
rz
Bilans wodny zlewni. Układ roku hydrologicznego.
Przepływy charakterystyczne. Przepływy główne I i II rzędu.
HYDROLOGIA
Bilans wodny zlewni naturalnej
P
E
O
r
z
R
Okres bilansowy Δt
Dekada
Miesiąc
Rok
Pół roku
k
p
R
O
E
P
R
rz
p
k
R
R
O
E
P
rz
Bilans wodny zlewni. Układ roku hydrologicznego.
Przepływy charakterystyczne. Przepływy główne I i II rzędu.
HYDROLOGIA
Bilans wodny zlewni naturalnej
P
E
O
r
z
R
Okres bilansowy Δt
Dekada
Miesiąc
Rok
Pół roku
k
p
R
O
E
P
R
rz
p
k
R
R
O
E
P
rz
R
O
E
P
rz
Bilans wodny zlewni. Układ roku hydrologicznego.
Przepływy charakterystyczne. Przepływy główne I i II rzędu.
HYDROLOGIA
Bilans wodny zlewni naturalnej
Okres bilansowy Δt
Rok kalendarzowy
I
II
III
IV
V
VI
VII
VIII
IX
X
XI
XII
Pierwsze półrocze
Drugie półrocze
Bilans wodny zlewni. Układ roku hydrologicznego.
Przepływy charakterystyczne. Przepływy główne I i II rzędu.
HYDROLOGIA
Bilans wodny zlewni naturalnej
Okres bilansowy Δt
Rok kalendarzowy
I
II
III
IV
V
VI
VII
VIII
IX
X
XI
XII
Pierwsze półrocze
Drugie półrocze
Retencja pokrywy
śnieżnej
Retencja pokrywy
śnieżnej
Retencja roślinności w
okresie wegetacyjnym
Bilans wodny zlewni. Układ roku hydrologicznego.
Przepływy charakterystyczne. Przepływy główne I i II rzędu.
HYDROLOGIA
Bilans wodny zlewni naturalnej
Okres bilansowy Δt
Rok kalendarzowy
I
II
III
IV
V
VI
VII
VIII
IX
X
XI
XII
Pierwsze półrocze
Drugie półrocze
Retencja pokrywy
śnieżnej
Retencja pokrywy
śnieżnej
Retencja roślinności w
okresie wegetacyjnym
Dla rocznego okresu bilansowego trzeba uwzględniać ΔR
s
Dla półrocznych okresów bilansowych trzeba uwzględniać
ΔR
s
i ΔR
r
Bilans wodny zlewni. Układ roku hydrologicznego.
Przepływy charakterystyczne. Przepływy główne I i II rzędu.
HYDROLOGIA
Bilans wodny zlewni naturalnej
Okres bilansowy Δt
Rok kalendarzowy
I
II
III
IV
V
VI
VII
VIII
IX
X
XI
XII
Pierwsze półrocze
Drugie półrocze
XI
XII
I
II
III
IV
V
VI
VII
VIII
IX
X
Rok hydrologiczny
Półrocze zimowe
Półrocze letnie
Bilans wodny zlewni. Układ roku hydrologicznego.
Przepływy charakterystyczne. Przepływy główne I i II rzędu.
HYDROLOGIA
Bilans wodny zlewni naturalnej
Okres bilansowy Δt
Rok kalendarzowy
I
II
III
IV
V
VI
VII
VIII
IX
X
XI
XII
Pierwsze półrocze
Drugie półrocze
XI
XII
I
II
III
IV
V
VI
VII
VIII
IX
X
Rok hydrologiczny
Półrocze zimowe
Półrocze letnie
Dla rocznych i półrocznych okresów bilansowych pomija się
ΔR
s
i ΔR
r
Bilans wodny zlewni. Układ roku hydrologicznego.
Przepływy charakterystyczne. Przepływy główne I i II rzędu.
HYDROLOGIA
Bilans wodny zlewni naturalnej
Dla rocznych wysokości opadu i parowania (w układzie roku hydrologicznego)
uśrednionych z okresu wieloletniego, czyli dla tzw. wartości normalnych opadu i
parowania, bilans wodny zlewni naturalnej upraszcza się do postaci
rz
O
E
P
Bilans wodny zlewni. Układ roku hydrologicznego.
Przepływy charakterystyczne. Przepływy główne I i II rzędu.
HYDROLOGIA
Układ roku hydrologicznego
Bilans wodny zlewni. Układ roku hydrologicznego.
Przepływy charakterystyczne. Przepływy główne I i II rzędu.
HYDROLOGIA
Układ roku hydrologicznego
Zestawienie
codziennych
obserwacji np.
stanu wody,
natężenia
przepływu lub
temperatury wody
Bilans wodny zlewni. Układ roku hydrologicznego.
Przepływy charakterystyczne. Przepływy główne I i II rzędu.
HYDROLOGIA
Układ roku hydrologicznego
Wybrane wartości
charakterystyczne
(główne)
Bilans wodny zlewni. Układ roku hydrologicznego.
Przepływy charakterystyczne. Przepływy główne I i II rzędu.
HYDROLOGIA
Przepływy główne
Dysponując w określonym przekroju wodowskazowym ciągiem codziennych
przepływów z pewnego okresu, można dla tego zbioru obserwacji określić
• Wartość minimalną i maksymalną, które wyznaczają amplitudę
zmienności zasobów wodnych w tym okresie,
• Wartość średnią lub ewentualnie środkową, które określają przeciętne
zasoby wodne w tym okresie.
Charakterystyki te nazywane są głównymi i dotyczą nie tylko przepływu, lecz
również innych wielkości obserwowanych w pewnym okresie czasu w przekroju
wodowskazowym np. stanu i temperatury wody.
Bilans wodny zlewni. Układ roku hydrologicznego.
Przepływy charakterystyczne. Przepływy główne I i II rzędu.
HYDROLOGIA
Przepływy główne
Konwencja oznaczeń
Q [m
3
/s]
t [doba]
Okres T
WQ
T
NQ
T
SQ
T
ZQ
T
Bilans wodny zlewni. Układ roku hydrologicznego.
Przepływy charakterystyczne. Przepływy główne I i II rzędu.
HYDROLOGIA
Przepływy główne
Przepływy główne wyznaczone w poszczególnych latach z okresów
• rocznych (rok w układzie hydrologicznym)
• półrocznych (półrocze zimowe i letnie)
• sezonowych (np. sezon wegetacyjny, żeglugowy)
• miesięcznych
noszą nazwę przepływów głównych I rzędu
WQ
2004
– przepływ maksymalny w 2004 r.
SQ
V,2000
– przepływ średni w maju 2000 r.
NQ
XI-IV,2002
– przepływ minimalny w półroczu zimowym 2002 r.
Bilans wodny zlewni. Układ roku hydrologicznego.
Przepływy charakterystyczne. Przepływy główne I i II rzędu.
HYDROLOGIA
Przepływy główne
Dysponując wieloletnimi obserwacjami przepływu można wyznaczyć przepływy
główne II rzędu jako wartości maksymalne i minimalne oraz średnie i zwyczajne
z wieloletnich ciągów przepływów głównych I rzędu.
Konwencja oznaczeń
WQ [m
3
/s]
t [lata]
Okres wieloletni T
WWQ
T
NWQ
T
SWQ
T
ZWQ
T
Bilans wodny zlewni. Układ roku hydrologicznego.
Przepływy charakterystyczne. Przepływy główne I i II rzędu.
HYDROLOGIA
Przepływy główne
Zestawienie przepływów głównych II rzędu
WWQ
1951-2000
– największy przepływ z maksymalnych przepływów
rocznych z okresu 1951-2000 r.
SNQ
VI,1981-2000
– wartość średnia z minimalnych przepływów czerwca
z okresu 1981-2000 r.
WWQ
WSQ
WZQ
WNQ
SWQ
SSQ
SZQ
SNQ
ZWQ
ZSQ
ZZQ
ZNQ
NWQ
NSQ
NZQ
NNQ
ĆWICZENIA AUDYTORYJNE:
6
TEMAT :
Zagadnienie jednorodności hydrologicznych ciągów
pomiarowych (na przykładzie przepływów maksymalnych).
Zagadnienie jednorodności hydrologicznych ciągów pomiarowych
(na przykładzie przepływów maksymalnych).
HYDROLOGIA
• Ogólnie pod pojęciem niejednorodności zjawiska
rozumie się zmienność zbioru czynników
warunkujących jego wystąpienie i przebieg.
• Ponadto o niejednorodności ciągu pomiarowego
badanego zjawiska decydują zmiany warunków
przeprowadzenia eksperymentu pomiarowego.
Przyczyny niejednorodności
hydrologicznych ciągów pomiarowych
Zagadnienie jednorodności hydrologicznych ciągów pomiarowych
(na przykładzie przepływów maksymalnych).
HYDROLOGIA
Ingerencja w środowisko wodne
Zamierzona
(celowa)
Niezamierzona
(uboczna)
zbiorniki
retencyjne
ochrona
przed
powodzią
regulacja
rzek
mała
retencja
ujęcia
wód
melioracje
wodne
zbiorniki
retencyjne
sterowane
zbiorniki
retencyjne
suche
wały
przeciw-
powodziowe
poldery
kanały ulgi
gospodarka
leśna
górnictwo
przemysł
rolnictwo
obiekty
komunikacji
lądowej
zabudowa
terenów
przyrzecznych
urbanizacja
Zagadnienie jednorodności hydrologicznych ciągów pomiarowych
(na przykładzie przepływów maksymalnych).
HYDROLOGIA
Niejednorodność ciągów pomiarowych
Wykrywana metodami
genetycznymi
Wykrywana metodami
statystycznymi
Aprioryczna
Pomiarowa
(eksperymentu)
Czasowa
P
s
P
Wezbranie roztopowe
Wezbranie deszczowe
Q
Q
t
t
Zima
Lato
t
0
H
Zbudowanie zapory
t
Q
max
Q
max
t
Zagadnienie jednorodności hydrologicznych ciągów pomiarowych
(na przykładzie przepływów maksymalnych).
HYDROLOGIA
Procedura analizy ciągów danych
pomiarowych
Zagadnienie jednorodności hydrologicznych ciągów pomiarowych
(na przykładzie przepływów maksymalnych).
HYDROLOGIA
Rzeka: RUDAWA Wodowskaz: BALICE
1951-2003
Zagadnienie jednorodności hydrologicznych ciągów pomiarowych
(na przykładzie przepływów maksymalnych).
HYDROLOGIA
Procedura analizy ciągów danych
pomiarowych
Zagadnienie jednorodności hydrologicznych ciągów pomiarowych
(na przykładzie przepływów maksymalnych).
HYDROLOGIA
Test Grubbsa-Becka
(wykrywanie elementów odstających)
Założenia testu: Zmienna losowa Y, równa logarytmowi naturalnemu z wartości
badanej zmiennej
losowej X o dodatnio asymetrycznym rozkładzie prawdopodobieństwa, ma w
przybliżeniu rozkład normalny.
Sprawdzian testu: Za elementy odstające uważa się te elementy x
i
ciągu
pomiarowego, których
wartości przekraczają dolną X
D
lub górną X
G
wartość krytyczną testu przyjętą na
poziomie istotności = 0.1
i równą odpowiednio
- wartość średnia z wartości y
i
zmiennej losowej Y,
s
y
- średnie odchylenie z wartości y
i
zmiennej losowej Y,
- statystyka oszacowana na poziomie istotności = 0.1,
N - liczebność ciągu pomiarowego.
y
x
i
N
i
i
ln
, ,...,
12
X
y K
s
N
y
D
exp(
)
X
y K
s
N
y
G
exp(
)
y
K
N
N
N
N
N
362201 6 28446
2 49835
0 491436
0 037911
025
05
075
.
.
.
.
.
.
.
.
Zagadnienie jednorodności hydrologicznych ciągów pomiarowych
(na przykładzie przepływów maksymalnych).
HYDROLOGIA
Rzeka: PRĄDNIK Wodowskaz: OJCÓW
1961-2005
elementy odstające Q = 23.8 i Q =
18.5 m
3
/s
elementy odstające Q = 20.1 i Q =
20.9 m
3
/s
Zagadnienie jednorodności hydrologicznych ciągów pomiarowych
(na przykładzie przepływów maksymalnych).
HYDROLOGIA
Procedura analizy ciągów danych
pomiarowych
Zagadnienie jednorodności hydrologicznych ciągów pomiarowych
(na przykładzie przepływów maksymalnych).
HYDROLOGIA
Test serii
(sprawdzenie niezależności badanej zmiennej)
Założenia testu: Zmienna losowa X podlega dowolnemu rozkładowi
prawdopodobieństwa.
Sprawdzian testu: Wartość sprawdzianu testu r jest równa liczbie serii w ciągu
złożonym
z symboli a i b.
Pomierzone wartości x
i
(i = 1,2,…, N) porządkuje się nierosnąco, bądź niemalejąco i
wyznacza się
medianę Me (wartość środkową). Każdemu elementowi x
i
chronologicznego ciągu
przypisany zostaje
symbol a, gdy x
i
< Me, a symbol b w przeciwnym przypadku. Przypadki x
i
= Me są
pomijane.
W powstałym w ten sposób ciągu symboli a i b oblicza się liczbę serii r np.
a bb aaaa bbbb a b aa b r = 8
Wartość sprawdzianu r porównywana jest z wartościami krytycznymi odczytanymi z
tablicy
wartości krytycznych rozkładu liczby serii na poziomie istotności = 0.05 dla N
1
=
liczba
elementów a oraz N
2
= liczba elementów b. Jeśli spełniona jest nierówność
to nie ma podstaw do odrzucenia hipotezy o niezależności ciągu. W przeciwnym
przypadku hipotezę
o niezależności należy odrzucić.
r
r r
N N
N N
1
2
1
2
2
1
2
,
,
,
,
Zagadnienie jednorodności hydrologicznych ciągów pomiarowych
(na przykładzie przepływów maksymalnych).
HYDROLOGIA
Procedura analizy ciągów danych
pomiarowych
Zagadnienie jednorodności hydrologicznych ciągów pomiarowych
(na przykładzie przepływów maksymalnych).
HYDROLOGIA
Założenia testu: Zmienna losowa X podlega dowolnemu ciągłemu rozkładowi
prawdopodobieństwa
Sprawdzian testu: współczynnik autokorelacji r
k
z przesunięciem k
– wartość średnia z wartości x
i
, (i = 1, 2,…, N) zmiennej losowej X,
N – liczebność badanego ciągu pomiarowego,
Współczynnik autokorelacji r
k
jest porównywany z dolną r
d
i górną r
g
wartością
krytyczną testu
– zmienna losowa o rozkładzie Nrm(0, 1) odczytana z tablicy kwantyli rozkładu
normalnego
dla poziomu istotności α = 0.05.
N
i
i
N
k
N
i
k
i
i
k
N
k
x
x
x
x
x
x
r
1
2
1
1
1
)
(
)
)(
(
Test współczynnika autokorelacji
(sprawdzenie wewnętrznej korelacji badanej zmiennej losowej)
x
1
)
2
(
1
5
,
0
2
/
N
N
t
r
d
1
)
2
(
1
5
,
0
2
/
N
N
t
r
g
2
/
t
Zagadnienie jednorodności hydrologicznych ciągów pomiarowych
(na przykładzie przepływów maksymalnych).
HYDROLOGIA
Test współczynnika autokorelacji
(sprawdzenie wewnętrznej korelacji badanej zmiennej losowej)
Nieobciążony estymator współczynnika autokorelacji z przesunięciem k = 1 oblicza
się jako
Jeśli porównując ten estymator z dolną r
d
i górną r
g
wartością krytyczną testu
otrzyma się nierówność
to nie ma podstaw do odrzucenia hipotezy o braku korelacji pomiędzy elementami
ciągu pomiarowego,
A w przeciwnym przypadku hipotezę należy odrzucić.
1
1
4
1
ˆ
k
k
r
N
N
r
g
k
d
r
r
r
1
ˆ
Zagadnienie jednorodności hydrologicznych ciągów pomiarowych
(na przykładzie przepływów maksymalnych).
HYDROLOGIA
Test współczynnika autokorelacji
(sprawdzenie wewnętrznej korelacji badanej zmiennej losowej)
0
1
-1
r
k
r
g
r
d
0
1
2
3
4
5
6
7
k
Zagadnienie jednorodności hydrologicznych ciągów pomiarowych
(na przykładzie przepływów maksymalnych).
HYDROLOGIA
Procedura analizy ciągów danych
pomiarowych
Zagadnienie jednorodności hydrologicznych ciągów pomiarowych
(na przykładzie przepływów maksymalnych).
HYDROLOGIA
Test sumy rang Kruskala-Wallisa
(sprawdzenie stacjonarności badanej zmiennej)
Założenia testu: Niezależna zmienna losowa X podlega dowolnemu ciągłemu
rozkładowi
prawdopodobieństwa.
Sprawdzian testu:
k - liczba porównywanych podciągów, na które został podzielony badany ciąg
pomiarowy,
T
i
- suma rang elementów i-tym podciągu (i = 1,2,…,k),
N
i
- liczebność i-tego podciągu ( ),
N
- liczebność ciągu pomiarowego ,
porównywany jest z wartością krytyczną odczytaną z tablicy wartości
krytycznych
rozkładu -Pearsona dla poziomu istotności = 0.05 i k–1 stopni swobody. Jeżeli
porównanie obliczonego sprawdzianu z wartością krytyczną spełnia nierówność
to hipotezę o stacjonarności ciągu pomiarowego należy odrzucić.
Natomiast gdy to nie ma podstaw do odrzucenia hipotezy o stacjonarności.
)
1
(
3
)
1
(
12
1
2
2
N
N
T
N
N
k
i
i
i
5
i
N
N
N
i
i
k
1
2
2
2
2
2
2
Zagadnienie jednorodności hydrologicznych ciągów pomiarowych
(na przykładzie przepływów maksymalnych).
HYDROLOGIA
Test sumy rang Kruskala-Wallisa
(sprawdzenie stacjonarności badanej zmiennej)
1
max,
Q
2
max,
Q
2
max,
Q
1
max,
Q
]
/
[m
3
max
s
Q
]
/
[m
3
max
s
Q
]
[lata
t
]
[lata
t
Zagadnienie jednorodności hydrologicznych ciągów pomiarowych
(na przykładzie przepływów maksymalnych).
HYDROLOGIA
Procedura analizy ciągów danych
pomiarowych
Zagadnienie jednorodności hydrologicznych ciągów pomiarowych
(na przykładzie przepływów maksymalnych).
HYDROLOGIA
Test współczynnika Spearmana korelacji rangowej
(na trend wartości średniej zmiennej losowej)
Założenia testu: Niezależna zmienna losowa podlega dowolnemu ciągłemu
rozkładowi prawdopodobieństwa.
Sprawdzian testu:
N - liczebność badanego ciągu pomiarowego
r
s
- współczynnik korelacji rangowej Spearmana równy
r
x
y
d
x
y
i
i
N
i
i
N
i
i
N
i
i
N
i
i
N
s
2
1
2
1
2
1
2
1
2
1
2
t r
N
r
s
s
2
(
)
(
)
2
1
Zagadnienie jednorodności hydrologicznych ciągów pomiarowych
(na przykładzie przepływów maksymalnych).
HYDROLOGIA
Test współczynnika Spearmana korelacji rangowej
(na trend wartości średniej zmiennej losowej)
- suma kwadratów różnic rang elementów badanego ciągu
pomiarowego ustawionego chronologicznie X i w ciąg niemalejący Y,
- suma kwadratów rang elementów w ciągu chronologicznym,
- suma kwadratów rang elementów w ciągu niemalejącym,
porównywany jest z wartością krytyczną t
odczytaną z tablicy wartości krytycznych rozkładu
t -Studenta dla poziomu istotności
= 0.05 i N –2 stopni swobody. Jeżeli z porównania
wartości
bezwzględnej obliczonego sprawdzianu t z wartością krytyczną t
otrzyma się nierówność
to hipotezę o stacjonarności ciągu należy odrzucić, tj. badany ciąg pomiarowy posiada trend.
Natomiast gdy to nie ma podstaw do odrzucenia hipotezy o stacjonarności ciągu.
d
i
i
N
2
1
d
X Y
i
i
i
2
2
(
)
x
N
N
i
i
N
2
1
3
12
y
N
N
i
i
N
2
1
3
12
t
t
t
t
Zagadnienie jednorodności hydrologicznych ciągów pomiarowych
(na przykładzie przepływów maksymalnych).
HYDROLOGIA
Test współczynnika Spearmana korelacji rangowej
(na trend wartości średniej zmiennej losowej)
]
/
[m
3
max
s
Q
]
/
[m
3
max
s
Q
]
[lata
t
]
[lata
t
Zagadnienie jednorodności hydrologicznych ciągów pomiarowych
(na przykładzie przepływów maksymalnych).
HYDROLOGIA
Procedura analizy ciągów danych
pomiarowych
Zagadnienie jednorodności hydrologicznych ciągów pomiarowych
(na przykładzie przepływów maksymalnych).
HYDROLOGIA
Test współczynnika Spearmana korelacji rangowej
(na trend wariancji zmiennej losowej)
Ciąg wartości x
i
badanej zmiennej losowej X należy przekształcić w ciąg wartości z
i
nowej
zmiennej losowej Z wykorzystując w tym celu następujące przekształcenie
- wartość średnia z wartości elementów ciągu pomiarowego zmiennej losowej,
N - liczebność ciągu pomiarowego.
Dalsze obliczenia dla powstałego w powyższy sposób ciągu wartości z
i
zmiennej losowej Z
należy przeprowadzić zgodnie z opisaną poprzednio procedurą testu współczynnika
Spearmana korelacji
Rangowej na trend.
z
x
x
i
N
i
i
(
)
, ,...,
2
12
x
Zagadnienie jednorodności hydrologicznych ciągów pomiarowych
(na przykładzie przepływów maksymalnych).
HYDROLOGIA
Test współczynnika Spearmana korelacji rangowej
(na trend wariancji zmiennej losowej)
]
/
[m
3
max
s
Q
]
/
[m
3
max
s
Q
]
[lata
t
]
[lata
t
Zagadnienie jednorodności hydrologicznych ciągów pomiarowych
(na przykładzie przepływów maksymalnych).
HYDROLOGIA
Procedura analizy ciągów danych
pomiarowych
Zagadnienie jednorodności hydrologicznych ciągów pomiarowych
(na przykładzie przepływów maksymalnych).
HYDROLOGIA
Przykłady ciągów przepływów maksymalnych
Rzeka: SZRENIAWA Wodowskaz: BISKUPICE
1956-2005
Zagadnienie jednorodności hydrologicznych ciągów pomiarowych
(na przykładzie przepływów maksymalnych).
HYDROLOGIA
Przykłady ciągów przepływów maksymalnych
Rzeka: SKAWA Wodowskaz: OSIELEC
1951-2004
Zagadnienie jednorodności hydrologicznych ciągów pomiarowych
(na przykładzie przepływów maksymalnych).
HYDROLOGIA
Przykłady ciągów przepływów maksymalnych
Rzeka: WISŁOK Wodowskaz: RZESZÓW
1953-2006
DZIĘKUJĘ ZA UWAGĘ