阶段放电额定曲线的图示。

阶段放电额定曲线–地球物理还是宗教?

我们对全球淡水资源的几乎所有了解都归因于阶段排水量等级曲线的谦卑。

有史以来产生的所有流量数据中的绝大多数是从易于连续(阶段)监控的变量到无法直接连续(排放)直接测量的变量的转换结果。

这意味着我们依赖于等级曲线来改进水文科学。用于洪水预报;用于干旱管理;用于为我们提供人身安全,运输,供水和废物处理的工程设计;确保能源和粮食安全的水管理政策和决策。 知道水流有社会,娱乐和环境健康的好处。

鉴于这种知识对我们的安全,健康和繁荣至关重要,因此人们期望在评级曲线开发和管理的科学和实践方面达成全球共识。

流体流动的基本原理和水的物理特性已有数百年的历史了。 有人可能会说,等级曲线代表了一种相当简单的地球物理过程,将水的性质与唯一位置处河道的输送能力联系起来。对于实际使用,解决 圣维南 方程是一个繁重的命题。但是,通过接受一些简化的假设,可以大大简化解决方案。

Introducing assumptions to the problem take us out of the realm of geophysics and 在to the realm of 信仰 systems.

主要有两个 教条 that yield many distinct 信仰 systems:

还原主义教条:

It is 相信d that, for each channel 控制 feature (there can be more than 上 e), the standard equation Q=B(H-e)a 是一个非常有用的近似值。在这个方程中,放电(Q)是阶段(H)的功率(a)函数,用偏移值(e)乘以系数(B)校正。人们普遍接受的是,系数代表有关通道宽度,坡度和粗糙度的信息,偏移代表有效的止流高度,指数代表有关通道形状的信息。

  1. A high level of trust is put 在 human observations of the 控制 conditions to: i)验证基本假设有效,并且ii)按照计量标准对评级的正确形式进行解释。
  2. 对统计回归隐含的假设具有很高的信任度,以校准简单的评级曲线 形状 以使曲线与所选量具拟合的性能指标最小化的方式(例如,均方根误差)。

整体教条:

It is 相信d that the relationship between stage and discharge is 在herently too complex to reliably be reduced to simple mathematics. 的 relationship is 最好 represented as a table of rating points, a set of equations or a polynomial function.

  1. 经验丰富的水文学家手绘等级曲线受到高度信任。 曲线可以在纸上或通过使用 电脑图形编辑器 再现了直观识别评级形式的体验。
  2. 对统计回归隐含的假设具有很高的信任度,以校准复杂的评级曲线 形状 以使曲线与所选量具拟合的性能指标最小化的方式(例如,均方根误差)。
  3. 在实际的测量中具有高度的信任。 相对于评级解释的投资,对高频测量的投资是优选的。
  4. 对横截面调查数据的分析高度信任。 与在测量频率上的投资相比,分析上的投资比投资上的投资更可取。

科学论点可以系统地解决。 信念系统的论点不能。

As with the major religions these 信仰 systems tend to be centered 在 geographic strongholds. Evangelical hydrographers who go 上 a mission to preach the gospel of their system to non-believers get boiled alive 通过 the natives. 的re is little opportunity for discourse between practitioners of different 信仰 systems.

Notwithstanding many historical, geographic, cultural and political 在fluences 上 the development and persistence of different 信仰 systems, there could be great value if everyone produced their data the ‘best’ possible way. 的 most likely outcome of religious adherence to deeply entrenched tradition is that nobody is producing their data the 最好 possible way. 的 ‘best’ approach has yet to be discovered and that will require consideration and synthesis of the 最好 of the 最好 ideas arising from every tradition. That cannot happen until practitioners from different 信仰 systems are actively working together and sharing ideas.

评级工作坊 去年春天,在新西兰克赖斯特彻奇市(Christchurch NZ)迈向启蒙的一小步。我们可以做得更好。还有很多东西要学。

I would like to specifically call for feedback 上 this post. What is your experience with 额定曲线 development? Does the metaphor of religion resonate with you? If so, what do you 相信? If not, where is the evidence that science prevails over 信仰? Could there be a geophysical explanation for the global distribution of 信仰 systems (e.g. a 信仰 system may be optimally adapted to local geography, hydrology and hydraulic conditions)?


免费白皮书:建立更好的阶段放电额定曲线的5种最佳做法

A reliable 额定曲线 is 上 e that is credible, defensible, and minimizes re-work. This paper outlines 5 modern 最好 practices used 通过 highly effective hydrographers. 在此处阅读白皮书.

11条留言
  • Kim Epp
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    发表于2016年7月5日上午8:30

    我不 ’认为宗教是曲线发展的公平比较。您绘制了一条在您的公差范围内包括尽可能多的测量值的线,并对其进行处理。许多技术人员花费太多的时间为曲线的断点苦恼于微小的变化,却没有意识到如何解释曲线的后续变化比实际的线条更重要。
    我测量了有40年或更长时间记录的河流,这些河流不需要进行露天水位更正。我已经评估了可以改变每次访问或没有实际评分的信息流–海狸水坝受影响的小河。描述和记录阶段放电关系如何以及为什么随时间变化是挑战。
    曲线是一个模型,您如何解释和记录随时间变化的模型以及该模型的变化,这对于流向测量来说是最重要也是最困难的事情。

    很难用分阶段的排放曲线来测量水流,而实际上没有水流或被死水淹没。这是最需要新研究的地方。

  • Ferdinand Quiñones
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    发表于2016年7月5日下午2:45

    这更加费力,试图将简单的充分的经验关系变成大胆的复杂科学。良好的流量监测器将执行频繁的校准流量测量,以验证额定曲线的应用。这些测量提供了令人满意的流量和阶段之间差异的度量(如“regulated” 通过 the “control”(用于舞台测量的横截面的横截面)(在额定值出现的通道段)。自然通道中的流量计算可以通过一系列简单或复杂的调整“shift curves”。试图过度复杂化这个简单而有效的过程,唯一可以得到的就是更多的东西。’s 在 somebody’这些大话引起的腰包。

  • Martin Doyle
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    发表于2016年7月5日下午4:44

    伟大的职位斯图。
    但是,我有消息要告诉你。当您冒险向南前往克赖斯特彻奇时,确实有传言说油会在桶中升温,也许还提到了“活皮”和“尖桩”。也有关于建造隔离墙的讨论,但我们找不到有人为此付费。

    的 Christchurch workshop allowed me to transition some of my long held 信仰s 上 额定曲线s, some of which fitted 在to the 教条 category. We had points of view from 5 regions using different approaches. One big learning I took away from the workshop, was that 在 many cases we are 在deed using similar underlying approaches. When I broke down the USGS shift method, which my 教条 told me was old fashioned and 在deed rather an odd approach, the underlying principles were often much the same as those that I practice myself here 在 New Zealand. What was apparent is that our ‘rating language’ is quite different, and herein lies many of the difficulties we find when we begin conversing about rating techniques.

    它让我想到了与一个朋友的对话,该朋友前往所罗门岛,担任了3年的工程师志愿工作。在他去之前,他的训练包括长时间的锻炼,他们将所有志愿者分成4组,将他们带走并教给他们一种语言。例如,他得知鱼被称为某个词。他们没有被告知的是,其他三个组都被告知他们的语言中的同一个词表示牛或大黄(例如)。这些小组被召集在一起,并要求进行一些交易并开展合作项目。 Bedlam在位,沮丧有时变成愤怒。我的观点当然是,有关评级的任何国际对话都没有共同语言,而且长期存在的信念需要几天或几个月的时间才能改变,而不是数次对话。

    回到Stu描述的简化方法和整体方法之后,在克赖斯特彻奇研讨会之后,我得出了一个坚定的结论,即任何等级编辑器都应采用液压指导(通常应遵循),但最终等级校准应受到较少的约束和自由遵循专家的直觉和现场经验。我特别喜欢Jerome Le Coz为得出等级形状所做的工作,但是作为以校准为中心的水文学家,我更倾向于仅将其用作强有力的指导。随着时间的推移,随着BaRatin中的水力估算变得越来越复杂,也许并入了坡度,我可能会完全信任该方法来得出等级形状。

    I might therefore, be seen as an ‘inter-dogma’ fence sitter. Instead, I simply 相信 there are strengths 在 each approach which can be used. As an example, I like the USGS approach which requires the 控制(s) to be described 通过 equation parameters. 的 reason I like this however, is not the because of the equations and parameters used, but because of the explicit need to consider what the 控制 has done. Here 在 NZ we advocate describing changes 在 rating 形状 通过 what has happened 在 the 控制, but we’re not forced to, and that’s not strong enough.

    我喜欢Kim Epp发表的评论。关于额定值的任何讨论都一定会集中在额定值的形状上,这可能是因为有趣的数学和液压组件。评级更改的时间总是一目了然,评级编辑通常缺少一些基本工具来帮助您解决这一问题。毫无疑问,在不稳定的河流中,应用评级的时间是影响流量序列准确性的主要因素。只有当您花费大量时间在不稳定的河流上工作,并有频繁测量的数据集可以为您提供帮助时,您才知道此问题的严重性。

    出色的讨论点Stu,并感谢您继续提出这一点。

  • Julio Morales
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    发表于2016年7月5日下午5:02

    I guess we all have our local experiencia and trust our dedicación to good streamgauging and stage monitoring 通过 water level sensors or other methods. We all adapt out consideraciones to each site, to each river and basins. I monitor rivers with volcanic asand sabe 在 6500mm/year basins that are real headaches. Also highly polluted streams that seem like waste water channels. All behave different. I 相信 is more of a relationship of the hydrographer and his stations.

  • Martin Doyle
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    发表于2016年7月7日下午4:36

    嗨,斯图,

    感谢您的回复。

    我需要澄清的是,我在补充USGS方法的方面时,要求人们明确考虑液压部件及其对标准方程式参数的影响,但这并不是对USGS方法的整体认可-您似乎暗示!但这是一个非常合适的方法,在此之上就足够了。

    在上面的帖子中,我仍然非常致力于获得足够的度量以指导评级曲线形状的理念。麦克·克莱顿(Mic Clayton)(澳大利亚水文学家)曾表示有必要“将其拉出来”,这是一个很好的建议!当然,如果您还拥有液压方面的专业知识,并且知道该站点的等级记录,您的状况就会好得多。但是现实是,由于多种原因,例如经济,地理等原因,我们无法使用Clayton方法,因此Stu认为“评级不仅仅是衡量指标还多”是有效的,这是必要的理解。

    当您考虑在稳定的地点建立简单的等级关系时,费迪南德(Ferdinand)在此主题中的较早观点是有效的,但是处理火山区等级曲线的复杂性(Julio的经验),或高降雨的年轻地质产生的砾石流(新西兰,以及许多其他区域),则需要上面的克莱顿方法,这可能是不可能的。唯一的替代方法是运用一些非常聪明的思想,并辅以大量其他观察结果。

    毫无疑问,我们所有人都有我们的成见。毫无疑问,在退休之前,我们所有人都会学习评级曲线。毫无疑问,我们都能相互学习。多年来一直在衡量和评估等级的人们之间,国际对话越多越好。

  • Jagat Tale
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    发表于2016年7月19日上午11:10

    水文学是一门我们接受误差程度可以接受的结果的科学,很难对特定仪表位置的阶段排放曲线进行标准化,并且总是存在一定误差,这是水文学家选择特定位置的知识和经验。绘制曲线,使曲线更精确。手动配合仪表排放曲线可提供更高的精度。

  • Ben Tate
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    发表于2016年7月19日下午3:02

    我在这里很好地讨论了评级曲线’我很感兴趣。我是从一个略有不同的位置来的’是水文学家和洪水建模者,而不是水文学家。在澳大利亚的维多利亚州,我们看到了许多等级曲线,它们在一定程度上的确达到了很好的等级(比如说银行满额,略高于该等级),然后在洪水流量方面确实很差。碰巧我’我对洪水感兴趣,所以对我来说是个问题。

    In the past there has been a standoff between hydrographers and flood modellers who both have staunchly defended their approaches to estimating flows, this has been entirely unhelpful. Fortunately this is changing 在 Victoria. Now we are starting to see hydrographers and flood modellers working together to develop the 最好 possible 额定曲线 possible. Hydrographers using amazing equipment and providing highly accurate flow gaugings for developing the 额定曲线 在 channel, combined with the flood modellers complex 2D models which can resolve floodplain flows and dynamic 在teractions with bridges and causeways which can significantly impact the 形状 of the 额定曲线 for out of bank flows.

    结合这两个学科的优势,可以大大改善流量估算。

    本·泰特
    水技术
    [email protected]

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