Hakai Institute / Hakai Institut
Korver, Maartje;
Holmes, Keith;
Floyd, Bill
—
2016-02-19
Streamflow calculation; a component of the Kwakshua Watersheds Program
In natural streams it is not possible to continuously measure stream discharge, thus an indirect approach was used, where river height (stage) was continuously measured at a gauging station using a pressure transducer, with periodic manual measurements of discharge along the range of potential stages to develop a stage-discharge rating curve. Low flows were manually measured using the velocity-area method, with either a Swoffer Current Velocimeter or a Sontek Acoustic Doppler Velocimeter. Moderate to high flows (generally greater than 1cms) were measured using the salt dilution method, either manually (dry salt) and/or remotely (starting in the fall of 2015), using a fully automated system to release pre-defined volumes of salt solution at pre-defined water stages at an upstream location, with permanently installed electrical conductivity sensors located down-stream, one on either side of the stream to measure the salt wave passing through. Data are available in near real-time using the Hakai Telemetry Network (Floyd and Brunsting, 2015). A calibration factor, required for the salt dilution method, was manually calculated at a minimum twice per barrel refill of salt solution, once at the initial fill and the other with the remaining solution before re-fill.
All discharge measurements were assigned a relative uncertainty, based on fluctuations in the flow velocity profile (for area-velocity method), or based on the uncertainty in the volume of salt solution, the EC sensor resolution and the EC sensor calibration factor (for salt dilution method). Measurements with uncertainties higher than 20%, with noise or malfunctioning conductivity sensors, or with high uncertainties in stage monitoring were excluded from further analysis. The remaining discharge-stage measurements were plotted as a power-law equation (Q = Ce*(H-h0)^A) in excel, to analyze if there were clear outliers, to determine the approximate value of h0 and to determine if the data could be fitted on one curve, or if they would fit better on a low flow and high flow curve, separated by an 'inflection point'. After this, the rating curve equation was optimized using a non-linear least-squares fitting Python model (LMFit, 2015). A detailed description of these methods have been documented in the MSc thesis of Maartje Korver (2015). Finally, this discharge time-series was created using 5 minute average stage measurements. Extra caution must be taken when using calculated discharges greater than the highest measured discharge (noted in this file as 'Max measured discharge' ), because the extrapolation of a rating curve beyond a set of measurements is usually highly uncertain and can greatly over or under estimate discharge. THESE DATA are provided AS IS and will continuously improve as additional discharge measurements are taken. Users should re-check for periodic updates to the rating curves and subsequent discharge files. If errors are found please contact Bill.Floyd@viu.ca.
Calcul du débit ; une composante du programme des bassins versants de Kwakshua
Dans les cours d'eau naturels, il n'est pas possible de mesurer en continu le débit du cours d'eau, c'est pourquoi une approche indirecte a été utilisée, où la hauteur de la rivière (étape) a été mesurée en continu à une station de jaugeage à l'aide d'un transducteur de pression, avec des mesures manuelles périodiques du débit le long de la plage d'étapes potentielles pour courbe nominale de décharge de l'étage. Les faibles débits ont été mesurés manuellement à l'aide de la méthode vitesse-surface, à l'aide d'un vélocimètre à courant Swoffer ou d'un vélocimètre Doppler acoustique Sontek. Des débits modérés à élevés (généralement supérieurs à 1 cm) ont été mesurés à l'aide de la méthode de dilution du sel, soit manuellement (sel sec), soit à distance (à partir de l'automne 2015), à l'aide d'un système entièrement automatisé pour libérer des volumes prédéfinis de solution saline à des étapes prédéfinies de l'eau en un emplacement en amont, avec des capteurs de conductivité électrique installés en permanence situés en aval, de part et d'autre du courant pour mesurer la vague de sel qui le traverse. Les données sont disponibles en temps quasi réel à l'aide du réseau de télémétrie Hakai (Floyd et Brunsting, 2015). Un facteur d'étalonnage, requis pour la méthode de dilution au sel, a été calculé manuellement à au moins deux fois par recharge de baril de solution saline, une fois au remplissage initial et l'autre avec la solution restante avant le remplissage.
Toutes les mesures de débit se sont vu attribuer une incertitude relative, basée sur les fluctuations du profil de vitesse d'écoulement (pour la méthode surface-vitesse), ou sur la base de l'incertitude du volume de solution saline, de la résolution du capteur CE et du facteur d'étalonnage du capteur CE (pour la méthode de dilution au sel). Les mesures avec des incertitudes supérieures à 20 %, avec des capteurs de bruit ou de conductivité défectueux, ou avec des incertitudes élevées dans la surveillance des étapes ont été exclues d'une analyse plus approfondie. Les mesures restantes de l'étape de décharge ont été tracées sous forme d'équation Power-Law (Q = Ce* (h-h0) ^A) dans Excel, pour analyser s'il y avait des valeurs aberrantes claires, pour déterminer la valeur approximative de h0 et pour déterminer si les données pouvaient être ajustées sur une courbe, ou si elles s'adapteraient mieux à une courbe de faible débit et de débit élevé, séparés par un « point d'inflexion ». Ensuite, l'équation de la courbe d'évaluation a été optimisée à l'aide d'un modèle Python d'ajustement des moindres carrés non linéaire (LMfit, 2015). Une description détaillée de ces méthodes a été documentée dans la thèse de maîtrise de Maartje Korver (2015). Enfin, cette série chronologique de rejets a été créée à l'aide de mesures d'étage moyennes sur 5 minutes. Des précautions supplémentaires doivent être prises lors de l'utilisation de décharges calculées supérieures au débit mesuré le plus élevé (noté dans ce fichier sous le nom de « débit maximal mesuré »), car l'extrapolation d'une courbe d'évaluation au-delà d'un ensemble de mesures est généralement très incertaine et peut largement surestimer ou sous-estimer le débit. CES DONNÉES sont fournies EN L'ÉTAT et s'amélioreront continuellement au fur et à mesure que des mesures de débit supplémentaires seront prises. Les utilisateurs doivent vérifier à nouveau les mises à jour périodiques des courbes d'évaluation et les fichiers de décharge ultérieurs. Si des erreurs sont détectées, veuillez contacter Bill.Floyd@viu.ca.
https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/