在水位流量关系上的时空变异性.docx

在水位流量关系上的时间变异性摘要尽管流量估算是水资源管理和水电的中心，但是在他们的基础上的变异性和不确定性的研究几乎没有。通过水位流量关系曲线的应用，源自于水位高度的流量依赖于河床地形。世界上的很大一部分的河流流量站大概都位于冲积河道，这些河道的河床特征因为侵蚀和泥沙淤积的原因会随着时间而变化。进行这项研究来分析和量化水位和流量之间的动态关系并且决定采用何种理论来解释如此的变异性。这项研究在 Choluteca，Honduras上游流域的六个水文站进行，这些地方有着一整套异常频繁的有用的数据。通过广义似然不确定性估计方法在一个动态的数据窗口运用MC分析理论来分析时间的变异性和水位流量关系曲线的不确定性和它的参数。六个水文站上调查的河床决定了对于重要的水位流量曲线参数的可接受的范围，根据这些范围，运用三维阿尔法形状理论，这些取样空间被限制了。用以下三种方式来分析时间的变异性：（1）用每年更新的水位流量关系曲线（模拟洪都拉斯的实践）；（2）每一个时间窗口的水位流量关系曲线。（3）从MC理论分析得到的一个平滑的连续的动态的水位流量关系曲线。率定参数的时间变异性翻译成一个很高的水位流量关系曲线的变异性。这种变异性可以表现为增加或者减少的趋势或者是一个循环的模式。所有的水文站都有一个趋势，那就是季节性的变化。在两个或者两个以上因素影响下，流量在一个给定的水位下可能不同。从动态和静态的水位流量关系曲线的变化估计流量体积的系数在0.5和1.5之间。源自于静态和动态曲线的流量体积之间的不同不仅在每天的评价中很大而且在每月和每年的总量中也很大。对于低流量来说，相对的不确定性是很大的，但是对于中间的和大流量来说，这种不确定性也是很大的。当计算和观察的流量差异在5%以上时调整水位流量关系曲线的标准步骤需要研究地点不断持续更新的水位流量关系曲线。我们相信这些发现可以适用于世界上很多其他的流量测站。介绍当建立流域的水量平衡时，当计算河流流经路线和洪水的时间时，当管理一个地区的水资源时，流量是一个很重要的变量。在流量和其他的水量平衡关系的测量上，运用测量过的数据，误差使它很难达到完全的水量平衡（Beven,2001;Bevenetal.,2011)。与其他的水量平衡关系相比较，人们常常认为流量测量相对的简单和确定。正因为如此，与其他的水文测量问题相比较，流量测量已经受到了适当的关注。人们普遍假定：在所有的监控测站的多数中，流量正在或者已经被间接地测量着（尽管没有全球的数据资料的存在去证明这个多数是多少）。离散的流量测量值，一般运用速度面积法理论来得出一个水位流量关系曲线，一个与水位相关联的流量函数(Herschy,1994)。当运用水位流量关系曲线时一个潜在的假定就是每一个水位对应一个而且只有一个流量。有很多条件都对水位流量的关系的不确定性起着作用，例如：变化的回水，植被，冰，河流的稳定性，河道储量的变化和河道形状。Pelletier提供了一个用速度面积法理论来测定流量的错误的最全面的总结，给出了全部的结合着上限达到20%不确定性的例子。一些研究已经开始从事水位流量关系曲线的不确定性的研究，他们中的大部分都发生在过去的10年。Di Baldassarre 和 Montanari（2009）提出了一个水位流量关系曲线的不确定性分析方法，这种方法以直接测量、插值和推断的不确定性以及径流条件和季节性粗糙度变化的不稳定性为基础。他们对有着中等河床坡度的Po 河流的下游河段的分析给出了总的水位流量关系曲线的不确定性从最低的6.2%排到最高的42.8%。Petersen-Qverleir et al.(2009)提出了一个Bayesian理论来评估581个挪威流量测站的水位流量关系曲线的不确定性。对于这些测站的低流量来说，“河道时间变化有代表性的对水位流量关系的影响比流量测量的不确定性的影响要小很多，以至于不稳定性可能被忽略。”对于平均日流量来说，只有大概三分之一的测站有着相对的错误低于40%。Krueger et al.(2010)用一种算法来估算流量的不确定性，这种算法以一种作为水文模型假定的总体评价的一部分的模糊的水位流量关系曲线为基础。Di Baldassarre 和Claps(2011)认为一般的运用理论来插入河流流量测值的做法在推断地区不能再生水位流量关系而且导致物理上的不真实的结果。他们建议用一种水力学的方法来得到水位流量关系曲线和相关联的不确定性。上面提到的研究没有一个在数量上计算水位流量曲线由不稳定的河床观测系统引起的不稳定性。我们仅仅注意到5个处理这个方面的研究，尽管在不稳定的河道估计流量处理存在众所周知的广泛的困难，但是处理了以挪威三个测站建立的评价模型的参数的时间变异性。他们运用贝叶斯理论框架，认为运用Ornstein-Uhlenbeck过