Metody weryfikacji danych hydrologicznych

Metody weryfikacji danych hydrologicznych
W Państwowej Służbie HydrologicznoMeteorologicznej
Maciej Rawa
Biuro Prognoz Hydrologicznych w Krakowie
Instytut Meteorologii i Gospodarki Wodnej
Państwowy Instytut Badawczy
Warszawa, 30 września 2013 r.
Zarządzenia nr 25/2008
Dyrektora Instytutu Meteorologii i Gospodarki Wodnej Państwowego Instytutu Badawczego z dnia 1 sierpnia
2008 roku w sprawie wykorzystania danych z czujników automatycznych na stacjach hydrologicznych i
meteorologicznych
Na podstawie paragrafu 21, ustęp 2, punkt 7 Regulaminu Organizacyjnego IMGW-PIB z dnia 1 października 2007 roku
oraz w związku z wysoką sprawnością stacji hydrologicznych i meteorologicznych wyposażonych w
urządzenia automatyczne i funkcje telemetryczną, zarządzam, co następuję:
Z dniem podpisania niniejszego zarządzenia należy:
1. Wykorzystywać dane z czujników stacji automatycznych, jako wartości podstawowe do celów operacyjnych i
historycznych.
2. Traktować wartości odczytane na stacjach hydrologicznych i meteorologicznych przez obserwatora lub pochodzące z
rejestratorów analogowych, jako wartości zapasowe i kontrolne.
3. Zaprzestać prowadzenia na stacjach wodowskazowych z funkcja telemetryczną wykonywania obserwacji w trybie
terminowym o 12 i 18 UTC.
Analiza stanów wody w oparciu o różne źródła danych hydrologicznych
–
–
–
–
–
–
–
–
–
–
Stany wody od obserwatora (parametr
B00001A)
Stany wody z limnigrafu lub limnimetru
(parametr B00003A)
Stany wody z czujnika nr 2 (parametr
B00012A),
Stan wody zaobserwowany przy
pomiarze hydrometrycznym (B00082A)
Stany wody z kontroli (parametr
B00014A) (z zapisu obserwacji podczas
kontroli stacji przez ekipy terenowe)
Stany wody z czujnika nr 3 (parametr
B00013A)
Zjawiska lodowe (parametr B00004A)
Zjawiska zarastania (parametr
B00008A)
Grubość pokrywy lodowej (parametr
B00006A)
Procent zlodzenia (B00005A)
Analiza stanów wody w oparciu o różne źródła danych hydrologicznych
Bielawy XI'10
320
310
300
290
280
270
260
250
240
230
2-12
1-12
30-11
29-11
BIELAWY B00014A
28-11
27-11
26-11
25-11
24-11
23-11
22-11
21-11
BIELAWY B00002A
20-11
19-11
18-11
17-11
16-11
15-11
14-11
13-11
12-11
11-11
10-11
9-11
8-11
7-11
6-11
5-11
4-11
3-11
2-11
1-11
31-10
BIELAWY B00003A
Analiza stanów wody w oparciu o różne źródła danych hydrologicznych
rzeka Bzura wodowskaz Kwiatkówek VIII'11
190,00
180,00
170,00
160,00
150,00
140,00
130,00
120,00
110,00
100,00
90,00
2-09
1-09
31-08
30-08
29-08
28-08
27-08
26-08
25-08
24-08
23-08
22-08
tytuł slajdu
21-08
Kwiatkówek B00082A
20-08
19-08
18-08
17-08
16-08
15-08
14-08
13-08
12-08
11-08
10-08
9-08
8-08
7-08
6-08
5-08
4-08
3-08
2-08
1-08
31-07
Kwiatkówek B0002A
Kwiatkówek B00001A
5
Metody wyznaczania i ocena dokładności krzywej natężenia przepływu
-Prace niezbędne do wykonania krzywej natężenia przepływu
1.Przygotowanie i ocena wyników pomiarów natężenia przepływu, stanów wody i charakterystyk koryta
- W IMGW wykonuje się 8 do 10 pomiarów hydrometrycznych rocznie(ilośc pomiarów jest wystarczająca, problem
występuje z objęciem pełnej amplitudy).
-W obrębie posterunku wodowskazowego powinny być wykonywane cztery profile poprzeczne koryta i doliny oraz profil
podłużny dna i jego spadek-szczególną wagę mają pomiary spadku podczas wezbrań).
2.Wyznaczanie krzywej w strefie objętej pomiarami natężenia przepływu.
-krzywa wyznaczana jest graficznie
-krzywa wyznaczana jest graficznie w skali obustronnie logarytmicznej i potem rysowana w skali arytmetycznej
Krzywa natężenia przepływu w skali logarytmicznej
tytuł slajdu
7
Krzywa natężenia przepływu w skali arytmetycznej
tytuł slajdu
8
Kształt krzywej natężenia przepływu w zależności
od kontrolujących (wg ISO 1998, zmienione)
A
KSZTAŁT KRZYWEJ PRZEPŁYWU
log (h-e)
KSZTAŁT KORYTA
Koryto kontrolujące
(bez terenów
zalewowych, bez
przekroju kontrolującego)
Krzywa koryta
kontrolującego
1
<2
log Q
log ((h-e)
B
Koryto kontrolujące
C
Teren zalewowy
>2
1
1
<2
Formy i materiał dna
Teren zalewowy
Koryto kontrolujące
(bez przekroju
kontrolującego)
Krzywa koryta
kontrolującego
Krzywa przekroju
kontrolującego
log Q
Krzywa terenów
zalewowych
Krzywa koryta
kontrolującego
Krzywa łącząca
log (h-e)
Przekrój kontrolujący
(bez terenów zalewowych)
Krzywa
łącząca
1
<2
log Q
Teren zalewowy
Teren zalewowy
Krzywa terenów
zalewowych
log (h-e)
D
Koryto kontrolujące
Przekrój kontrolujący
Krzywe
łączące
>2
Formy i materiał dna
tytuł slajdu
1
<2
1
Krzywa koryta
kontrolującego
Krzywa przekroju
kontrolującego
log Q
9
Metody wyznaczania i ocena dokładności krzywej natężenia przepływu
3. ekstrapolacja krzywej w dolnej strefie stanów wody
-ocena stanu zerowego przepływu, charakteryzującego napełnienie koryta (ustalone na podstawie aktualnego profilu
podłużnego dna)
4. Ekstrapolacja krzywej natężenia przepływu w górnej strefie stanów wody
-metoda graficzna
-ekstrapolacja za pomocą programu Croanal opracowanego na podstawie wzoru Manninga (parametrami w modelu
Croanal są charakterystki koryta ,wartość współczynnika szorstkości jest ustalana subiektywnie, oddzielnie dla różnych
fragmentów koryta)
-analiza wykresu w skali obustronnie logarytmicznej ( stosowana gdy nie zmienia się kształt koryta kontrolującego i jego
szorstkość w górnej strefie stanów wody)
tytuł slajdu
10
Krzywa natężenia przepływu w skali logarytmicznej
tytuł slajdu
11
Krzywa natężenia przepływu w skali arytmetycznej
tytuł slajdu
12
Metody wyznaczania i ocena dokładności krzywej natężenia przepływu
5.Wyznaczanie krzywej w warunkach występowania zjawisk lodowych
- podczas występowania zjawisk lodowych zależność stan-przepływ ulega zmianie na skutek dodatkowych oporów
ruchu wody w korycie. Rzeczywiste przepływy odpowiadające zaobserwowanym stanom, są mniejsze niż to wynika
z krzywej konsumcyjnej ustalonej dla okresu bez zjawisk lodowych.
- Wartość przepływu Qodcz odczytaną dla zaobserwowanego stanu mnoży się przez współczynnik k odpowiedni dla
występującego w danym dniu rodzaju zjawiska.
Qred = k x Qodcz
- Podstawą wyznaczenia współczynnika redukcji jest bezpośredni pomiar przepływu .
-Skorygowane hydrogramy przepływów należy porównywać z hydrogramami sąsiednich posterunków .
6.wyznaczanie krzywej w warunkach zarastania koryt rzecznych - podobnie jak w przypadku zjawisk lodowych
wartości przepływu są korygowane za pomocą współczynników, którego przebieg wyznaczają wyniki pomiarów
natężenia przepływu, wykonane w okresie wegetacyjnym.
Metody wyznaczania i ocena dokładności krzywej natężenia przepływu
-weryfikacja dokładności krzywej natężenia przepływu – krzywa i termin jej ważności ustalane są
zwykle z uwzględnieniem 10-procentowego zakresu tolerancji. Jeżeli wyniki pomiarów wykraczają
poza zakres 10%, krzywa traci ważność i ustalana jest nowa gałąź
-sprawdzenie poprawności otrzymanych przepływów w profilu podłużnym rzeki
-sprawdzenie poprawności otrzymanych przepływów w wężłach
-modelowanie hydrodynamiczne
Metody wyznaczania i ocena dokładności krzywej natężenia przepływu
Hydrogram codziennych przepływów wody na Wiśle w wybranych profilach
wodowskazowych.
1700,00
1500,00
H[cm]
1300,00
150210020 SZCZUCIN B00050W
1100,00
150210150 KOŁO B00050W
900,00
700,00
150210170
SANDOMIERZ B00050W
150210190 ZAWICHOST
- B00050W
500,00
300,00
100,00
28-03-13
0:00
02-04-13
0:00
07-04-13
0:00
12-04-13
0:00
17-04-13
0:00
22-04-13
0:00
27-04-13
0:00
02-05-13
0:00
150200150 KARSY B00050W
t[h]
tytuł slajdu
15
Metody wyznaczania i ocena dokładności krzywej natężenia przepływu
Przepływy codzienne rzeka Wisła
bilans rok 2010
10000
1000
100
2010-10-29 2010-11-28 2010-12-28 2011-01-27 2011-02-26 2011-03-28 2011-04-27 2011-05-27 2011-06-26 2011-07-26 2011-08-25 2011-09-24 2011-10-24
Modlin
Modlin +Żuków
tytuł slajdu
Kępa Polska
16