Nové metody zpracování dat hydrometrického měření malých vodních toků

Ing. Eliška Friedlová

Doctoral thesis

New methods of processing data from hydrometric measurement of streams

Abstract:

Cílem disertační práce bylo posouzení nových možností vyhodnocení hydrometrického měření.Nejprve bylo provedeno porovnání měření hydrometrickou vrtulí a přístrojem FlowTracker Handheld ADV pro bodové měření rychlostí v průtočném profilu malých vodních toků. Bylo vyhodnoceno běžně používanými metodami zpracování hydrometrického měření a metody měření i vyhodnocení byly porovnány navzájem mezi sebou. Průtoky stanovené z měření těmito přístroji se lišily o $\pm5,3$~\%.Navržené nové metody zpracování dat z hydrometrického měření jsou představovány interpolačními modely. Každý interpolační model byl založen na jedné metodě prostorové interpolace: metoda aritmetického průměru, metoda vážených inverzních vzdáleností, thin-plate spline, ordinary kriging a metoda přirozeného souseda. Na sérii terénních měření byly aplikovány postupně dva kalibrační postupy interpolačních modelů, jedním z nich byl globální optimalizátor DE/rand/1/bin, a byla provedena jejich validace včetně verifikace vypočteného průtoku na laboratorním žlabu.Průtoky stanovené všemi interpolačními metodami na laboratorním žlabu se od sebe lišily maximálně o $\pm2$~\%. Průtoky stanovené grafickou Harlacherovou metodou, metodu svislicových pásů a mezisvislicových pásů se od těch stanovených interpolačními metodami lišily o~$\pm8,4$~\% až $\pm14$~\%. Průtok stanovený Thomsonovým přelivem se lišil od průtoku stanoveného interpolačními metodami o~$\pm0,1$~\% až $\pm2,3$~\%.Interpolačními metodami byly odhadnuty rychlosti v pravoúhlé síti průtočných profilů a již pro 2bodové hydrometrické měření na malých vodních tocích zobrazení rychlostí vizuálně odpovídá předpokládanému průběhu rychlostí.

Abstract:

The aim of the dissertation thesis was to assess new options of hydrometric measurement evaluation.First, a comparison of the measurements with hydrometric propeller and FlowTracker Handheld ADV was performed on cross-sections of streams. The point velocity measurement data was evaluated by commonly used methods of processing of hydrometric measurement. The measurement methods were compared to each other and the processing methods too. The discharges evaluated from the measurements with these instruments varied by $\pm5,3$~\%.The proposed new methods of processing the data from hydrometric measurements are represented by interpolation models. Each interpolation model was based on one method of spatial interpolation: the method of arithmetic mean, the inverse distance weighted, the method of thin-plate spline, the method of ordinary kriging and the natural neighbour. Two calibration procedures of the interpolation models were applied to the series of field measurements. One of them was the global optimizator DE/rand/1/bin. Verification of the interpolation models was carried out, including verification of calculated discharge in the laboratory channel. The discharges evaluated with all interpolation methods in the laboratory channel varied by maximum $\pm2$~\%. The discharges evluated with the graphical Harlacher method, method of mean-section and mid-section segments differed from the discharges evaluated with the interpolation methods from $\pm8,4$~\% to $\pm14$~\%. The dischage evaluated with Thomson weir was different from the discharge evaluated by the interpolation methods from $\pm0,1$~\% to $\pm2,3$~\%.Point velocities in the rectangular mesh in cross-sections were estimated by the interpolation methods. A look visually corresponding to the expected velocity profile was achieved for already 2point measurement method in the cross-sections of streams.

Keywords

rychlostní profil, průtok, malý vodní tok, interpolace, optimalizace

Keywords

velocity profile, discharge, stream, interpolation, optimization

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 10. 8. 2018

Thesis defence

• Supervisor: doc. Mgr. Marek Vach, Ph.D.

Czech University of Life Sciences Prague

Faculty of Environmental Sciences

Doctoral programme / field:
Landscape Engineering / Environmental Modelling