表面流速觀測資料的品管作業水文技術組

按讚加入E河川-交流水知識粉絲團 

  發刊期數:第0446期/ 發布日期:2021/07/30

圖1通水斷面積計算與表面流速資料品管處理流程_pic

河川流量與降雨量息息相關為重要水文資料,常為決定河川治理基本計畫規模及工程設計之基本依據,而洪水量為探討洪災重要因子,為提升流量觀測自動化,水利署已於全台建置27處表面流速觀測站,共有82台雷達波表面流速儀

雷達波表面流速儀的工作原理為應用都卜勒效應,探頭斜向下發出一束雷達波並由水面波反射,再解析都卜勒頻移以計算水面波移動速度以作為表面流速;然而水面微小水波形狀易受風與水流影響,進而產生雜訊影響表面流速資料品質。欲提升表面流速資料加值應用的可靠度,進行表面流速資料品管為推估流量時必要工作。

雷達波表面流速儀測得表面流速資料雜訊多及含離群值,因此於進行自動化流量觀測前需考量表面流速資料品管作業,依「107年防災監測及模式測試基地觀測」表面流速資料品管作業計有3步驟:

1) 標註不合理數值,包含資料大於設定上限值與負值,以及前後時刻數值差異超過門檻值

2) 調整不合理數值,其方式為根據測站處大量觀測資料所建立的水位與表面流速關係

3) 降低雜訊平滑資料,其方法為應用區域加權迴歸 (LOcally wEighted Scatterplot Smoothing, LOESS) ,以上處理流程如圖1所示

  • 圖1 通水斷面積計算與表面流速資料品管處理流程圖1 通水斷面積計算與表面流速資料品管處理流程

宜蘭河西門橋2018年玉兔颱風3天期間表面流速資料為例,圖2原始表面流速資料(頻率為1 min),配合本署水位資料,表面流速資料頻率轉為10 min後單一儀器資料數目為432筆,經過上述表面流速資料品管流程處理後,共標註與替代不合理資料104筆(佔24.1 %),並利用LOESS降低雜訊使資料平滑,其處理成果如圖3所示。

  • 圖2 宜蘭河西門橋2018 年玉兔颱風期間水位與原始表面流速資料圖2 宜蘭河西門橋2018 年玉兔颱風期間水位與原始表面流速資料
  • 圖3 宜蘭河西門橋 2018年玉兔颱風期間品管處理後表面流速資料圖3 宜蘭河西門橋 2018年玉兔颱風期間品管處理後表面流速資料

於110年度,水利署針對流速資料進行實質應用並率定出現地觀測校正作業,期能精進流量觀測資料準度。

主題回應