Избор на общ период и метод на изследване на максималния отток

- достатъчно дълъг срок на наблюдение с оглед статистическата обработка на изходните данни;

- обхващането на цикли на понижена и повишена водност с оглед получаване на представителни резултати от изследването;

- желателно да включва и данни от последните години с цел актуалност на получените резултати.

Световната Метеорологична Организация препоръчва като климатичен период подходящ за сравнителни цели, за обмен на информация, както и за “норма” – периода 1961-1990 г. Препоръчания от СМО 30-годишен период е достатъчно дълъг за статистически оценки и обхваща период с повишена водност на реките (1961-1981г.) и частично периода с понижена водност от 1982 до 1995г., което в повечето райони на България продължава до 2000г. и дори след това. След 2004 г. се наблюдава начало на повишение на средногодишните стойности на оттока, като най-вече през 2005г., но и през 2007г. се регистрират екстремни стойности на високите води. Поради краткия период с който разполагаме след 2005г. тази нова тенденция е с неясен във времето характер, поради което не е възможно на настоящия етап да прогнозираме бъдещото й развитие. Не е изключено навлизането в пореден по-влажен период, но това предстои да се види идните няколко години, тъй като са възможни и краткотрайни флуктуации на оттока. Изхождайки от представения анализ, както и определените условия за период на изследване на максималния отток е избран период 1961-2010 като представителен за целия регион. Понастоящем 2010 е и последната година, за която има валидирана информация за годишните максимуми.

Амплитудата на изменение на максимално-годишното водно количество за ХМС № 51510/227 Сушицка река при с.Полена е показана на Фиг.1.

Сложното взаимодействие от фактори, обуславящи максималния отток налага използването на метода на математическата статистика и теорията на вероятностите при определянето на неговите характеристики.

Обект на вероятностно-статистическите анализи са вариационните редове за период от 50 години (1961-2010г.) с максималните водни количества. Вариационните редове са подредени в низходящ ред Qi > Qi+1 (i = 1,2,…50) с емпирични обезпечености на превишението р=(m-0.3)/(n+0.4) %. Емпиричните криви на обезпеченост са апроксимирани с теоретични криви, като при апроксимацията е търсена устойчивата оценка. Приложението на теоретичните криви като модел на емпиричните разпределения изисква избор на най-добро обхващане, в случая, на максималните регистрирани водни количества.

От проведените апроксимации на емпиричните обезпечености с различни теоретични криви на обезпеченост обикновено добра аналитична апроксимация се постига с диференциалната крива на разпределение Пирсон III тип по метода на Фостер-Рибкин за получаване на кривата на обезпеченост, като изчисленото водно количество с 1% обезпеченост на максималния годишен отток или процентна вероятност за съответната станция от региона е и оразмерителното водно количество за определяне на заливаемите площи – Фигура 2

За определянето на максималното водно количество с 1% обезпеченост за произволно място в реката е използван метода на регионализиране оттока на високата вълна представен в ‘Предварителна оценка на риска от наводнения в главните речни басейни на Република България - методика за оценка на риска от наводнения, съгласно изискванията на директива 60/2007/ЕС” на Министреството на околната среда и водите.



Фиг. 2а/ ХМС Сушицка река при с.Полена в поречието на р.Струма

Според този метод в първия етап от оценката на риска е необходимо едно приблизително определяне на заливаемите площи при големи наводнения (1%, респективно Q100), както поради наличната база данни (брой на ХМС и дължина на периода на наблюдение), така и поради факта, че резултатите са необходими в много кратък срок и не позволяват прилагането на подробни и по-точни методи. Препоръчва се използването на опростен стабилен метод на регионализиране (регресионен подход) за приблизително определяне на оразмерителните водни количества. Поради големия брой речни участъци, за които трябва да се определят оразмерителните водни количества, е важно приблизителната оценка на стойностите да се направи на базата на прости параметри (индекси) на водосбора, а именно площ на водосбора АЕ, която е получена по автоматизиран начин (ГИС) от наличната база данни (цифров модел на терена).

След определяне на средното мах. водно количество с обезпеченост 1 % са изчислени и ср.максималните модули на оттока и при ползване на площите на ХМС са установени регресионни зависимости на модула във функция от площта представен във двойнологаритмична координатна система, където изравнителната степенна функция се изобразява като права. Регресионната зависимост е , уравнение което позволява да се изчисли най вероятната стойност на отточния модул в зависимост от площта на искания пункт а от там и водното количество.

От анализа на ”точките” с координати модула и площ A_E и горе описаните особености на поречието се формираха 3 регионални функционални зависимости изразени чрез степенни функции в двойнологаритмична координатна система. представени на Фиг. 3

Горно течение на поречие р. Струма и всички притоци до Крупник

Q_max(A_E) = a A_E b = [0.2961(A_E)^-0.4431](A_E)3.71

Средна вероятна грешка 22.99%

Долно течение на поречие р. Струма и всички притоци

Q_max(A_E) = a A_E b = [1.2987(A_E)^-0.5236](A_E)3,512

Средна вероятна грешка 23.84%

Основно течение на р. Струма от Бобошево до Границата

Q_max(A_E) = a A_E b = [0.0748(A_E)^-0.0672](A_E)2.76

Средна вероятна грешка 4.83%

Оценка на получените регресионни функционални зависимости, доколко те добре изравняват максималните водни количества с обезпеченост 1%, се извършва чрез изчисляване на вероятната грешка, която е в границите от (4.23 до 23.84) за поречие Струма.

• 
  Допълнителни водни количества в характерни пунктове в басейна на р. Струма
  

За характерни ХМС по р. Струма са представени изчислените годишните максимални водни количества за обезпеченост 0.1%.

На водосбора на р.Места функционират 22 хидрометрични станции. От тях 5 са по главната река, а останалите са по притоците. Те са част от Националнатата хидрометрична мрежа - Таб.1.