Thủy văn học và phân tích vùng ngập lụt ( ĐH Quốc Gia Hà Nội ) - Chương 3

Phân tích tần suấtảnh. Lũ lụt ở sông Trinity cạnh Dayton, Texas nawm 19903.1.lời giới thiệuPhạm vi nghiên cứu Có nhiều các chu trình thuỷ văn phải được làm rõ và được giải thích theo xác suất là do sự biến đổi ngẫu nhiên vốn có của nó. cho ví dụ không thể dự báo lưu lượng và lượng mưa một cách chính xác dựa vào các số liệu trong quá khứ hay tương lai do không biết nguyên nhân cơ chế hoạt động của chúng. Rất may là phương pháp thống kê là rất phù hợp để cấu thành...
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Thủy văn học và phân tích vùng ngập lụt ( ĐH Quốc Gia Hà Nội ) - Chương 3ch−¬ng 3. ph©n tÝch tÇn suÊt ¶nh. Lò lôt ë s«ng Trinity c¹nh Dayton, Texas nawm 19903.1.lêi giíi thiÖuPh¹m vi nghiªn cøu Cã nhiÒu c¸c chu tr×nh thuû v¨n ph¶i ®−îc lµm râ vµ ®−îc gi¶i thÝch theo x¸c suÊtlµ do sù biÕn ®æi ngÉu nhiªn vèn cã cña nã. cho vÝ dô kh«ng thÓ dù b¸o l−u l−îng vµl−îng m−a mét c¸ch chÝnh x¸c dùa vµo c¸c sè liÖu trong qu¸ khø hay t−¬ng lai dokh«ng biÕt nguyªn nh©n c¬ chÕ ho¹t ®éng cña chóng. RÊt may lµ ph−¬ng ph¸p thèng kªlµ rÊt phï hîp ®Ó cÊu thµnh vµ biÓu diÔn chuçi sè liÖu quan tr¾c thµnh mét d¹ng mµ cãthÓ néi suy vµ −íc l−îng. Ch−¬ng nµy chØ ra c¸c ph−¬ng ph¸p ngÉu nhiªn mµ trongthuû v¨n c¸c sè liÖu cã thÓ ®−îc x¸c ®Þnh vµ biÓu diÔn trong mét phu¬ng ph¸p thèng kªchuÈn. 163C¸c biÕn cè ngÉu nhiªn Mét biÕn cè ngÉu nhiªn lµ mét tham sè (nh− l−u l−îng, l−îng m−a, qu¸ tr×nh l−ul−îng) nã cã thÓ ®−îc dù b¸o mét c¸ch chÝnh x¸c ®ã lµ, mét biÕn cè ngÉu nhiªn lµ kÕtqu¶ cña mét qu¸ tr×nh ngÉu nhiªn. Mét sè biÕn cè cã thÓ ®−îc xö lý b»ng thèng kª métc¸ch gi¸n ®o¹n hay liªn tôc. PhÇn lín c¸c sè liÖu thuû v¨n lµ liªn tôc vµ ®−îc ph©n tÝchx¸c suÊt b»ng ph©n bè x¸c suÊt liªn tôc. Cho vÝ dô, gi¸ trÞ l−u l−îng trong biÓu ®å h×nh3.1a cã thÓ b»ng bÊt cø mét gi¸ trÞ thùc nµo khi ®o ®¹c b»ng dông cô ®o, ®ã lµ c¸c sèliÖu liªn tôc. Tuy nhiªn chÝnh b¶n th©n c¸c sè liÖu l¹i ®−îc biÓu diÔn mét c¸ch gi¸n®o¹n lµ do c¸c qu¸ tr×nh ®o ®¹c. C¸c sè liÖu dßng ch¶y hµng ngµy cã thÓ ®−îc x¸c ®Þnhmét c¸ch x¸c thùc nhÊt b»ng l−u l−îng n−íc m3/s. D¹ng biÓu diÔn nµy cña sè liÖu ®−îcgäi lµ d¹ng gi¸n ®o¹n - liªn tôc. §ã lµ c¸c sè liÖu liªn tôc ®−îc quy thµnh gi¸n ®o¹n.§iÒu nµy còng ®−îc minh ho¹ trong h×nh 3.1(a), trong ®ã l−u l−îng ®−îc gi¶ thiÕt d¹ngm3/s gÇn nhÊt. C¸c biÕn cè ngÉu nhiªn gi¸n ®o¹n cã thÓ chØ ®−îc lÊy trªn mét l−u vùc nhÊt ®Þnhtrong c¸c gi¸ trÞ rêi r¹c. Cho vÝ dô, tung mét ®ång xu kÕt qu¶ lµ mÆt sÊp hoÆc ngöa sÏxuÊt hiÖn; tung mét con sóc s¾c c¸c gi¸ trÞ xuÊt hiÖn tõ 1 ®Õn 6. KÕt qu¶ tõ thïng ®om−a lµ c¸c gi¸ trÞ thuû v¨n ®¬n gi¶n nh− trong h×nh 3.1(b): nã cã thÓ cã hay kh«ng cãmét ®Ønh trong suèt kho¶ng thêi gian.H×nh 3.1. C¸c sè liÖu liªn tôc vµ gi¸n ®o¹n a) sè liÖu liªn tôc vµ gi¸n ®o¹n b)sè liÖu gi¸n ®o¹n. KÕt qu¶ biÓu ®å lÊy tõ thïng ®o m−a. Mçi mét ®¬n vÞ ®é cao lµ 0.01 inch l−îng m−a.164 C¸c sè liÖu gi¸n ®o¹n - liªn tôc cã thÓ ®−îc xö lý b»ng gi¸n ®o¹n. ThËt vËy chóng®−îc gi¸n ®o¹n ho¸ bÊt cø lóc nµo c¸c b¶ng sè liÖu ®−îc s¾p xÕp tr×nh tù, do c¸c gÝa trÞnµy cßn ®−îc c¾t bít. (VÝ dô nh− gi¸ trÞ gÇn nhÊt cña 1 ft3/s l−u l−îng hay 0.1 inchl−îng m−a). Tuy nhiªn, viÖc ph©n tÝch c¸c yÕu tè tÇn suÊt nµy lµ rÊt thuËn tiÖn do sèliÖu tÝnh to¸n lín mµ ta cã thÓ xem xÐt. Cho vÝ dô, nÕu l−u l−îng dßng ch¶y ®−îc ®o ®¹cgÇn ®óng nhÊt (ft3/s) trong kho¶ng tõ 0 ®Õn 5000 ft3/s th× ph¶i tÝnh to¸n 5000 kho¶nggi¸n ®o¹n. T−¬ng øng, c¸c ®iÓm liªn tôc sÏ dÔ dµng h¬n rÊt nhiÒu. MÆc dï c¸c ph©n bètÇn suÊt rêi r¹c thØnh tho¶ng ®−îc ¸p dông cho c¸c gi¸ tÞ liªn tôc (vÝ dô ®é lín l−îngm−a cña mét trËn m−a), c¸c øng dông chñ yÕu cña ph©n bè rêi r¹c trong thuû v¨n lµmét biÕn cè ngÉu nhiªn mµ ë d¹ng sè ®Ó ®¸p øng mét sè tiªu chuÈn nhÊt ®Þnh, vÝ dô gi¸trÞ lò ®−îc mong ®îi ®Ó v−ît qu¸ mét ®é lín nhÊt ®Þnh, trong thêi kú nhiÒu n¨m.biÓu diÔn sè liÖu Sè liÖu gi¸n ®o¹n - liªn tôc th−êng ®−îc biÓu diÔn d−íi d¹ng biÓu ®å h×nh cét haymét ®−êng cong. ChiÒu cao vµ h×nh d¹ng chung cña ®−êng cong lµ phï hîp víi c¸c ®Æctr−ng sè liÖu vµ lùa chän luËt ph©n bè c¸c sè liÖu mét c¸ch hîp lý, vÝ dô cã nh÷ng ph©nbè nªn lµm ®èi xøng hay cã nh÷ng ph©n bè nªn chän bÊt ®èi xøng. Sö dông l−u l−îngdßng ch¶y, vÝ dô, gi¸ trÞ l−u l−îng ®−îc ph©n chia thµnh tõng líp mét vµ t−¬ng øng víinã lµ mét tÇn suÊt xuÊt hiÖn cña líp ®ã. §é lín cña mçi líp nªn ®ñ nhá lµm sao c¸cthµnh phÇn sè liÖu cã thÓ thÊy ®−îc nh−ng còng ph¶i ®ñ lín ®Ó cho c¸c thµnh phÇnkh«ng bÞ lÉn lén. Gi¸ trÞ ®· sö dông trong c¸c líp cã thÓ thay ®æi h×nh ¶nh cña sè liÖu(Benjamin vµ Cornel, 1970). Gi¸ trÞ nµy cã thÓ kh«ng thuËn tiÖn cho viÖc thay ®æi nhiÒuch−¬ng tr×nh tÝnh to¸n, v× vËy c¸c kü s− cã thÓ so s¸nh vµ ®−a ra mét vµi sù lùa chänkh¸c nhau. Víi sù trî gióp cña Panofsky vµ Brier, 1968 ®· ®−a ra: K = 5log10n (3.1)ë ®©y K lµ sè kho¶ng líp vµ n lµ sè gi¸ trÞ. Kho¶ng líp kh«ng ph¶i lµ h»ng sè ®é réng.NÕu kh«ng, thuËn lîi cho viÖc nhãm c¸c sè liÖu thµnh mét nhãm lín h¬n, kho¶ng ®−îckÕt hîp. Nöa tung ®é cña ®å thÞ ®−îc ph©n chia bëi toµn bé sè lÇn quan s¸t ®−îc, tÇn suÊtt−¬ng øng (x¸c suÊt ) cña mçi mét kho¶ng líp, nh− vËy tæng tung ®é b»ng 1.0 t¹o nªnsù thay ®æi ph−¬ng ph¸p ®¸nh dÊu sè liÖu. Cho ®Õn c¸ch thø ba lµ d¹ng cña mét ph©nbè tÇn suÊt luü tÝch, nã cho biÕt toµn bé ®−êng cong ph©n bè tÇn suÊt t−¬ng ...