Hidrológiai Közlöny 1980 (60. évfolyam)

11. szám - Dr. V. Nagy Imre: Hidrológiai mérések optimalizálása

HIDROLÓGIAI KÖZLÖNY 60. ÉVFOLYAM 11. SZÁM Budapest, 1980. november 477—524. oldal Hidrológiai mérések optimalizálása Dr. V. NAGY IMRE*, egyetemi tanár, a műszaki tudományok doktora Bevezető Az elmúlt évtizedben a hidrológiai jelenségek értelmezése és vizsgálati módjai tekintetében hazailag és külföldön is jelentős szemléletváltozás következett be, amely a korszerű matematikai-statisztikai módszerek valamint számítástechnika egyre szélesedő alkalmazásának következménye. A hidrológiai idősorokat ma már a sztochasztikus folyamatok különböző matematikai modelljeinek felhasználásával jellemezzük a bennük foglalt információ készlet legsokoldalúbb felhasználása céljából. A gyakorlatilag rendelkezésre álló mérési adatsorok az elvileg végtelen idősorok egyik realizációját (mintáját) képezik, s így az első alapvető kérdés mindig az, hogy mennyi információt tartalmaz a rendelkezésre álló minta a kérdéses folyamat elfogadható pontossággal való leírása (reprodukálása) szempontjából. Alkalmasan választott matematikai modellt feltételezve, végső soron erre a kérdésre a gyakorlat, tehát a jövőbeni mérések eredményei adnak választ, azonban mégis van mód előzetes következtetések levonására is. A második (elméleti és gyakorlati jelentőségű) kérdés azonban az, hogy milyen gyakorisággal célszerű a méréseket elvégezni, tehát mennyi legyen a szükséges (időbeni, vagy térbeli) intervallum az egymást követő mérések között? Első közelítésben, elvileg azt mondhatnánk, hogy az intervallum legyen zérus, azaz a legtöbb információt a folymatos mérések szolgáltatják. Közelebbről megvizsgálva azonban a problémát kitűnik, hogy — egy adott természeti (hidrológiai, hidraulikai, vízminőségi stb.) folyamat gyakorlati szempontból elfogadható szintű reprodukálásához telje* Budapesti Műszaki Egyetem, Budapest. sen elegendő az, ha az adott folyamat tényleges értékét csupán adott x időközönként mérjük meg; — a x időköz csökkenése (a mérések számának növekedése) esetén növekszenek a beszerzett adatok tárolásának, az adatok feldolgozásának költségei; — a r időköz növekedése esetén csökken a minta információkészlete, s így csökken a minta alapján számított paraméterek pontossága és megbízhatósága; — az optimális r időköz függ a folyamat típusától, tehát eltérő értékeket kapunk közel determinisztikus, sztochasztikus és közel véletlen jellegű folyamatok esetén; — az optimális x időköz függ attól, hogy a mintából milyen statisztikai paramétert (pl. várható érték, szórás stb.) kívánunk számítani; — végül az optimális mérési intervallum függ a felhasználási céltól, az ismert, vagy jövőben feltételezett tervezési feladat pontossági igényeitől és a létesítmény teljes tervezési költségeitől. 1. Irodalmi előzmények A szerző által ismert hidrológiai statisztikai szakirodalom több optimális mintavételezési eljárást tartalmaz, azonban úgy tűnik, hogy a kérdés több, lényeges vonatkozásban még korántsem tekinthető megoldottnak. Eagleson és Shack [3] a csapadék és lefolyás mérési problematikáját elemezve arra a következtetésre jutnak, hogy a csapadékmérés optimális intervallumát a lefolyás kellő pontosságú leírásának szempontjából kell meghatározni. Az eljárás a spektrum analízis módszerén alapul, s annak során a csapadék idősor legnagyobb frekvencia értékét tetszőlegesen választják meg s ez lényegesen