Det är viktigt att vara medveten om osäkerheter för att kunna använda data på rätt sätt. När observationsdata används kan det vara bra att känna till att SMHIs övervakning av vattenföring runt om i landet sker genom att vattennivån mäts kontinuerligt vid institutets hydrologiska stationer. Nivån översätts sedan till vattenföring via något som kallas avbördningssamband.
I denna artikel förklaras varför osäkerheterna kan vara högre vid lågflöden. Sammanfattningsvis beror det på att:
- Det kan saknas mätningar för så låga flöden i avbördningssambandet. Man hamnar då utanför det inmätta sambandet. Se bilden nedan.
- Det är svårare att göra vattenföringsmätningar för att uppdatera avbördningssambandet vid lågflöden.
- Beroende på hur vattendraget ser ut kan platsen där vattennivåmätningen görs, påverka osäkerheten
Sambandet mellan nivå och vattenflöde - avbördningssamband
Figuren nedan visar hur sambandet mellan vattennivå och vattenflöde kan se ut. Det viktigaste för att ha en bra kunskap om sambandet är många mätningar av nivå och vattenföring (svarta punkter). När det finns tillräckligt med mätpunkter kan ett samband beräknas (svart linje).
I ytterkanterna av sambandet, det vill säga riktigt höga eller riktigt låga nivåer, saknas ofta mätningar. I de fallen skattas (extrapoleras) sambandet istället utifrån de flödesmätningar som gjorts i den inmätta delen av avbördningssambandet (streckad röd linje). Osäkerheten för vattenflöde, som räknats fram från vattennivåmätningen, blir extra stor i den extrapolerade delen av avbördningssambandet. Vid låga flöden handlar det oftast inte om så stora absoluta fel. Däremot kan det relativa felet vara stort. Det vill säga felet i kubikmeter per sekund är litet men procentuellt kan felet vara stort.
Vattenföringsmätningar vid lågflöde
När det är låga flöden passar SMHIs fälthydrologer på att göra vattenföringsmätningar för att uppdatera sambandet mellan nivå och flöde. Vid låga nivåer är det tyvärr ofta svårare att utföra vattenföringsmätningar med de aukustiska instrument som vanligtvis används på grund av att:
- det kan vara svårt att hitta tillräckligt djupt vatten att mäta i
- hastigheterna kan vara så låga att instrumenten har svårt att mäta
- instrumenten mäter mindre procent av vattnet vid låga flöden eftersom mätningen alltid extrapoleras närmast ytan och vid botten
Generella svårigheter vid vattenföringsmätningar som även påverkar lågflödesmätningar är att:
- vattnet kan vara så klart att det finns för få partiklar vilket gör att instrumenten inte kan mäta
- kraftig vind kan försvåra mätningen
- vid mätningar i sjöutlopp kan svängningar i sjön göra att två mätningar skiljer mycket. Flera mätningar måste göras för att få ned osäkerheten.
Vid en del stationer kan ett alternativ till de akustiska instrumenten vara att använda saltutspädningsmetoden. Vid stationer med byggda trösklar kan volym/tid-metoden, eller ”hink”-metoden som den kallas i dagligt tal, användas.
Olika stationer är olika tillförlitliga vid lågflöden
För att sambandet mellan vattennivå och vattenflöde ska vara tydligt och gälla över tid behöver mätningar göras på en lämplig plats i vattendraget. En sådan plats kallas bestämmande sektion eller tröskel. Hur denna ser ut har också betydelse för hur noggrann data vid lågflöden kan blir. Beroende på typ av tröskel är det olika svårt att mäta in den höjd där flödet är noll, tröskelhöjden, vilket påverkar osäkerheten för lågflödesdata.
Det går att dela in de trösklar som finns vid SMHIs stationer i tre olika kategorier: vinkel, byggd tröskel och naturlig tröskel.
Vinkel
Vid exempelvis Stabby, SMHIs mätstation i Stabbybäcken består tröskeln av en vinkel. Eftersom sambandet mellan vattenstånd och flöde går att beräkna teoretiskt, till exempel med Thomson-ekvation, behövs inte vattenföringsmätningar för att ta fram avbördningssambandet vid stationer med den här tröskeltypen.
Tröskelhöjden är också lätt att mäta in. Så lågflödesdata från den här typen av station har låg osäkerhet.
Byggd tröskel
I Gränvad är tröskeln byggd. Det är relativt enkelt att mäta in tröskelhöjden.
Naturlig tröskel
Vid SMHIs mätstation Vrångebäcken i Slumpån används en naturlig tröskel. Stationen är byggd uppströms en liten forsnacke så att vattenytan (längst ner i bilden) blir jämn och att nivån nedströms tröskeln inte påverkar nivån uppströms. Vid naturliga trösklar kan det vara svårt att mäta in tröskelhöjden. För många stationer med naturlig tröskel beräknas istället tröskelhöjden med hjälp av de flödesmätningar som gjorts vid lågflöden. Lågflödesdata som beräknats för den extrapolerade delen av avbördningssambandet blir därför extra osäker för dessa stationer.
Viktigt att tröskeln inte förändras
En förutsättning för att avbördningssambandet för en station ska vara samma över tid är att tröskeln inte förändras. För byggda trösklar och vinklar gäller till exempel att vinkeln och/eller betongkonstruktionen är tät och för naturliga trösklar att de stenar och block som utgör tröskeln inte flyttas. Om tröskeln förändras behöver nya flödesmätningar göras för att ta fram det nya avbördningssambandet. Kortare perioder kan också dämmande föremål fastna på tröskeln och störa avbördningssambandet.